makalah rele diferensial.docx

Kata Pengantar

Puji syukur kami panjatkan kehadirat Allah SWT atas limpahan rahmat dan karunia-Nya

kepada kami sehingga kami dapat menyelesaikan makalah ini.

Terima kasih kami ucapkan kepada pihak-pihak yang telah membantu kami dalam

penulisan dan penyusunan makalah ini, khususnya kepada :

1. Allah SWT yang telah memberikan kami rahmat, nikmat, serta hidayaNya, sehingga kami

bisa menyelesaikan tugas ini dengan baik

2. Ainur Rofiq Nansur, ST. MT. selaku dosen mata kuliah bahan dan piranti kami, yang telah

memberi banyak bimbingan serta masukan kepada kami.

3. Orang tua kami, yang telah memberikan dorongan dan semangat kepada kami untuk

menyelesaikan makalah ini.

4. Serta semua rekan yang ikhlas memberikan bantuan kepada kami dalam penyusunan makalah

ini.

Dalam penulisan makalah ini, kami menyadari akan banyaknya ketidaksempurnaan

dalam penyusunan dan penulisan isi materi pembahasan kali ini. Oleh karena itu, kritik dan saran

yang membangun sangat kami harapkan untuk dapat dijadikan pelajaran dan perbaikan bagi diri

kami.

Demikian yang dapat kami sampaikan.Semoga bantuan dan kebaikan para rekan

sekalian dapat diterima oleh Allah SWT dan mendapat balasan yang sesuai dengan amal

kebaikannya.Akhir kata, kami berharap semoga penulisan makalah ini dapat memberikan

manfaat dan dapat dijadikan tambahan pengetahuan bagi semua pembaca. Amien.

Surabaya, 10 Oktober 2013

Penulis

1 | D I F F E R E N T I A L R E L A Y

Daftar Isi

Kata pengantar····························································································1

Daftar isi···································································································2

Bab 1. Pendahuluan······················································································3

1.1.Latar belakang··················································································3

1.2. Tujuan··························································································3

Bab 2. Pembahasan······················································································4

2.1. Rele proteksi···················································································4

2.2. Rele diferensial················································································6

2.3. Prinsip kerja rele diferensial·································································7

2.4. Karakteristik rele diferensial································································12

Bab 3. Penutup·······························································································14

3.1. Kesimpulan···················································································14

Daftar pustaka……………………………………………………….............................................15


BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 LATAR BELAKANG

Rele diferensial merupakan jenis dari rele proteksi. Rele proteksi yaitu alat yang

bekerja secara otomatis untuk mengamankan suatu peralatan listrik dari akibat gangguan,

atau dengan kata lain yaitu untuk:

Menghindari atau mengurangi terjadinya kerusakan peralatan akibat gangguan.

Membatasi daerah yang terganggu sekecil mungkin.

Memberikan pelayanan penyaluran tenaga listrik dengan mutu dan keandalan yang

tinggi.

Banyak fungsi dan penggunaan rele diferensial yang belum banyak kita mengerti yang

antara lain terdapat pada trafo daya dan hampir di seluruh proteksi sistem tenaga seperti

generator, motor, busbar, jalur transmisi, kapasitor, reaktor maupun kombinasi

diantaranya. Banyak sebagian dari teman-teman kita belum mengetahui secara detail apa

itu rele diferensial, apa fungsinya, bagaimana cara kerjanya, bagaimana karakteristiknya,

dsb. Maka darisitulah saya membuat makalah ini agar semua teman-teman kita serta

orang-orang yang belum tahu bisa mudah mengerti dan memahami tentang rele diferensial

.

1.2 TUJUAN

Memahamkan siswa tentang rele proteksi.

Memahamkan siswa tentang rele diferensial.

Memahamkan siswa tentang prinsip kerja rele diferensial.


BAB 2

PEMBAHASAN

2.1 RELE PROTEKSI

Rele proteksi yaitu alat yang bekerja secara otomatis untuk mengamankan suatu

peralatan listrik dari akibat gangguan, atau dengan kata lain yaitu untuk:



Memberikan pelayanan penyaluran tenaga listrik dengan mutu dan keandalan yang tinggi.

Jenis-jenis rele proteksi :


2.2 RELE DIFERENSIAl

Rele Diferensial (Differential Relay) merupakan salah satu bagian dari sebuah

sistem proteksi dan mengambil tempat sebagai sistem proteksi utama. Berdasarkan

namanya dapat dibayangkan bahwa rele ini bekerja berdasarkan adanya suatu perbedaan

(different). Secara sederhana rele diferensial bekerja dengan membandingkan dua atau

lebih masukan arus (dalam hal ini bukan hanya besarannya saja, tetapi termasuk juga

sudutnya). Arus yang dibandingkan adalah arus yang masuk ke dalam dan keluar dari

wilayah yang diproteksi oleh rele. Jika perbedaannya bernilai nol, maka diasumsikan tidak

ada gangguan internal. Begitupun sebaliknya jika perbedaannya tidak bernilai nol maka

terdapat sebuah gangguan internal. Ilustrasi pada Gambar 1 dapat secara sederhana

menggambarkan sebuah rele differensial dalam mengamankan sebuah trafo daya.

Penggunaan rele diferensial tidak hanya terbatas pada trafo daya saja, tetapi dapat

diaplikasikan di hampir seluruh proteksi sistem tenaga seperti generator, motor, busbar,

jalur transmisi, kapasitor, reaktor maupun kombinasi diantaranya. Namun, tulisan ini lebih

menjurus kepada rele diferensial pada proteksi trafo tenaga. Fungsi dari rele diferensial

pada sebuah trafo adalah sebagai pengaman utama terhadap gangguan hubung singkat

baik antara kumparan trafo maupun antara kumparan dengan main tank. Karena berada

sistem proteksi utama, maka rele ini bekerja secara instan.

Pada operasi normal sebuah rele diferansial hanya akan melihat gangguan di

dalam wilayah kerjanya dan tidak berpengaruh apabila terdapat gangguan dari luar. Hal

ini dikarenakan vektor arus ketika terjadi gangguan eksternal tidak mengalami perubahan

beda fasa, yaitu sebesar 180 derajat yang berarti dalam perhitungan fasor akan saling

meniadakan.


2.3 PRINSIP KERJA RELE DIFERENSIAL

Proteksi relai diferensial bekerja dengan prinsip keseimbangan arus (current balance).

Prinsip ini berdasarkan hukum kirchhoff yaitu membandingkan jumlah arus masuk ke primer

(Ip) sama dengan jumlah arus yang keluar dari sekunder (IS). (Kadarisman,No Year: 8-20).

Dimana:

Id = Arus Diferensial (A)

Ip = Arus Sisi Masuk (A)

Is = Arus Sisi Keluar (A)

Gambar 2. menunjukkan relai diferensial dalam keadaan arus normal, dimana Ip dan Is

sama besar dan berlawanan arah

Id = Ip + Is = 0 Ampere

Idif = IP + IS = 0 Ampere

Maka tidak ada tegangan yang melintasi coil relay dan tidak ada arus yang mengalir

pada relai tersebut, sehingga relai diferensial tidak bekerja. (Jlewis, Blackburn, 2004: 10).


Gangguan Diluar Daerah yang Dilindungi

Pada gangguan diluar (eksternal) daerah proteksi relai diferensial (diluar kedua

trafo arus), relai diferensial tidak akan bekerja, karena Ip dan Is sama besar dan

berlawanan arah (Id = Ip + Is = 0 Ampere, Idif = IP + IS = 0 Ampere), seperti yang

ditunjukkan oleh Gambar 3. berikut. (J lewis, 2003:10).


Gangguan Didalam Daerah yang Dilindungi

Untuk gangguan didalam (internal) daerah proteksi relai diferensial (diantara

kedua trafo arus), Ip dan Is searah.

Id = Ip + Is > 0 Ampere

Idif = IP + IS > 0 Ampere

Karena arus akan menuju titik gangguan, sehingga relai diferensial akan bekerja,

seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.

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 :

Dalam kondisi normal maupun dalam kondisi gangguan eksternal nilai Ir

(umumnya juga di sebut Ioperasi atau Iops) adalah nol. Namun, pada kenyataanya kondisi

ini jarang dan bahkan mungkin sangat sulit untuk dicapai. Hal ini dapat disebabkan oleh

rugi-rugi (losses) dalam wilayah yang diproteksi atau adanya perbedaan dari dua buah CT

yang menjadi acuan pembacaan arusnya. Pada proteksi trafo daya ketidakseimbangan arus

ini dapat disebabkan oleh beberapa hal, yaitu :

1. Pengaruh kejenuhan dari CT dan ACT Kejenuhan dari sebuah CT maupun

dari ACT dapat mengakibatkan pembacaan arus oleh rele menjadi kacau.

2. Pengaruh tap ACT, ACT atau Auxilary Current Transformer merupakan

sebuah perangkat yang dibutuhkan untuk menyamakan arus sisi sekunder

dari dua CT apabila memilki nilai rasio yang tidak sama. Umumnya tap

ACT telah ditentukan oleh pabrik dan bersifat tidak dapat dirubah nilainya.


Sehingga ada kemunkinan nilai tap ACT mempunyai harga yang kurang

sesuai kenyataan pembebanan.

3. Pengaruh dari tap changer Kehadiran OLTC (On Load Tap Changer) pada

sebuah trafo daya dapat menciptakan peluang perbandingan transformasi

yang berubah-ubah dalam keadaan operasi. Sedangkan posisi tap dari ACT

akan selalu tetap yang menyebabkan munculnya arus sirkulasi pada rele

diferensial.

4. Pengaruh dari proses pemasukan trafo daya ke jaringan Ketika sebuah trafo

daya dimasukkan ke jaringan, maka akan menimbulkan arus awal eksitasi

(inrush current) yang nilainya sangat besar dan mengalir pada salah satu

sisi di mana trafo di masukkan.


2.4 KARAKTERISTIK RELE DIFERENSIAL

Karakteristik diferensial dibuat sejalan dengan Unbalances current (Iμ), untuk

menghindari terjadinya kesalahan kerja. Kesalahan kerja disebabkan karena CT ratio

mismatch, adanya pergeseran fasa akibat belitan transformator tenaga terhubung (Y) –

(Δ).

Perubahan tap tegangan (perubahan posisi tap changer) pada transformator tenaga

oleh On Load Tap Changer (OLTC) yang menyebabkan CT mismatch juga ikut berubah.

Kesalahan akurasi CT, Perbedaan kesalahan CT di daerah jenuh (Saturasi CT), dan Inrush

current pada saat transformator energize menimbulkan unbalances current (Iμ) yang

bersifat transient.

Untuk mengatasi masalah unbalance current (Iμ) pada relai diferensial caranya

dengan menambahkan kumparan yang menahan bekerjanya relai di daerah Iμ. Kumparan

ini di sebut Restraining Coil, sedangkan kumparan yang mengerjakan relai tersebut di

sebut Operating Coil.

Arus diferensial didapat dari menjumlahkan komponen arus sekunder perfasa di

belitan 1 (|1 I |) dan belitan 2 (|2 I |) secara vector perfasa.

Jika arus berlawanan dalam arti yang satu menuju relai dan yang lainnya

meninggalkan relai, maka akan saling mengurangi dan sebaliknya jika arus searah berarti

yang kedua-duanya menuju atau meninggalkan relai, maka akan saling menjumlahkan.

Arus penahan (restrain) didapat dari arus maksimal komponen arus sekunder

perfasa di belitan 1 (|1 I |)dan belitan 2 (|2 I |)


Slope didapat dengan membagi antara komponen arus diferensialdengan arus

penahan. Slope 1 akan menentukan arus diferensial dan arus penahan pada saat kondisi

normal dan memastikan sensitifitas relai pada saat gangguan internal dengan arus

gangguan yang kecil.

Sedangkan Slope 2 berguna supaya relai tidak kerja oleh gangguan eksternal yang

berarus sangat besar sehingga salah satu CT mengalami saturasi (diset dengan slope lebih

dari 50%).

Pada Gambar 6. halaman berikut merupakan karakteristik relai diferensial. Daerah

di atas kurva adalah daerah kerja relai diferensial, sedangkan pada daerah di bawah kurva,

relai tidak akan bekerja. (Anderson Anvenue, 2001:214-300)


BAB 3

PENUTUP

3.1. KESIMPULAN

Rele proteksi yaitu alat yang bekerja secara otomatis untuk mengamankan suatu

peralatan listrik dari akibat gangguan, atau dengan kata lain yaitu untuk:



Memberikan pelayanan penyaluran tenaga listrik dengan mutu dan keandalan yang tinggi

Rele Diferensial (Differential Relay) merupakan salah satu bagian dari sebuah system

proteksi dan mengambil tempat sebagai sistem proteksi utama. Berdasarkan namanya

dapat dibayangkan bahwa rele ini bekerja berdasarkan adanya suatu perbedaan (different).

Secara sederhana rele diferensial bekerja dengan membandingkan dua atau lebih masukan

arus (dalam hal ini bukan hanya besarannya saja, tetapi termasuk juga sudutnya). Arus

yang dibandingkan adalah arus yang masuk ke dalam dan keluar dari wilayah yang

diproteksi oleh rele. Jika perbedaannya bernilai nol, maka diasumsikan tidak ada

gangguan internal. Begitupun sebaliknya jika perbedaannya tidak bernilai nol maka

terdapat sebuah gangguan internal.


DAFTAR PUSTAKA

Anderson Anvenue, Markham, Ontario “Transformer Management Relay Instruction

Manual” GE Power Management. Canada . 2001.

Anderson Anvenue, Markham, Ontario “ T60 Transformer Management Relay UR Series

Instruction Manual” GE Power Management. Canada . 2003.

J lewis, Blackburn “ Protective Relaying Principles And Applications”second edition.

2004

Kadarisman, Pribadi,“ Diktat Kuliah Sistem Proteksi “.

Sukmawidjaja, Maula. 1995. Edisi ke-2. “Teori Soal Dan Penyelesaian Analisa Sistem

Tenaga Listrik II”. Jakarta: Jurusan Teknik Elektro, Universitas Trisakti.

PT PLN (Persero) (2009), Buku Petunjuk Batasan Operasi dan Pemeliharaan Penyaluran

Tenaga Listrik Transformator Tenaga. Jakarta

PT PLN (Persero) P3B dan PT PLN (Persero) UDIKLAT SEMARANG, BUKU TEORI

Pelatihan O&M Relai Proteksi Gardu Induk.

Refrensi :

http://kuli-listrik.blogspot.com/2011/08/rele-diferensial-pada-trafo-tenaga.html


makalah rele diferensial.docx

Documents