RELAI Relai merupakan suatu alat yang dirancang untuk merasakan dan mendeteksi adanya suatu kondisi abnormal pada sistem tenaga listrik. Ketika terjadi gangguan relai akan mengirim sinyal kepada PMT/CB agar memisahkan antara bagian yang terkena gangguan dan tidak terkena gangguan. Relai umumnya memiliki tiga komponen utama, yaitu sensing atau pengukuran, processing atau pengambilan keputusan, serta komponen penggerak atau keluaran yang mengirimkan perintah ke circuit breaker. RELAI DIFFERENSIAL (ANSI 87) Relai Differensial adalah relai proteksi yang bekerja dengan membandingkan arus listrik yang masuk dan arus yang keluar dari suatu zona proteksi. Relai differensial dapat diterapkan di seluruh bagian sistem tenaga listrik, seperti generator, motor, bus, transformator, saluran transmisi, kapasitor dan gabungan dari berbagai alat tersebut. Proteksi differensial sering dipilih menjadi proteksi primer karena sifatnya yang selektif dan andal dalam membedakan mana gangguan yang terdapat di zona yang diproteksi (internal) dan di luar zona proteksi (eksternal). CARA KERJA RELAI DIFFERENSIAL Secara sederhana, cara kerja relai differensial dapat dijelaskan dengan membandingkan arus yang masuk dan keluar dari zona yang diproteksi. Jika arus masuk dan arus keluar seimbang, tidak ada gangguan internal. Jika terdapat selisih arus yang besar, kemungkinan terjadi gangguan di dalam zona proteksi. Di kondisi normal dan gangguan eksternal, relai differensial tidak akan memerintahkan CB untuk trip. βͺ KONDISI NORMAL ATAU TERJADI GANGGUAN EKSTERNAL πΌπ1 πΌπ2 πΌπ ≈ 0 πΌπ1 πΌπ2 Gambar x. Diagram cara kerja relai differensial kondisi normal dan gangguan eksternal Di dalam suatu zona yang diproteksi (misal transformator) akan diapit oleh dua CT. Kedua CT ini akan mengirimkan arus sekunder (πΌπ1 dan πΌπ2 ) ke rangkaian relai untuk dibandingkan arusnya. Dalam kondisi normal ataupun terjadi gangguan di luar zona proteksi, maka arus sekunder dari kedua CT yang masuk ke rangkaian relai besarnya hampir sama sehingga arus diferensial (arus yang masuk ke relai) nilainya akan mendekati nol (πΌπ ≈ 0) karena arus sekunder di kedua CT saling meniadakan. Ketika arus yang masuk ke relai differensial nilainya sangat kecil atau di bawah nilai pickup maka relai tidak akan bekerja. βͺ KONDISI TERJADI GANGGUAN INTERNAL πΌπ ≈ πΌπΉ1 + πΌπΉ2 πΌπ1 πΌπ2 Gambar x. Diagram cara kerja relai differensial ketika terjadi gangguan internal Ketika kondisi terjadi gangguan internal, arus dari kedua sisi zona akan masuk ke arah zona proteksi. Karena arus mengarah ke dalam zona gangguan, arus sekunder CT tidak lagi saling meniadakan karena polaritasnya berbeda. Sebaliknya, arus tersebut menghasilkan arus diferensial (πΌπ ) yang besar. Jika arus gangguan dari sisi pertama adalah πΌπΉ1 dan dari sisi kedua adalah πΌπΉ2 , maka arus diferensial di sisi sekunder CT adalah πΌπ ≈ πΌS1 + πΌS2 Arus diferensial yang besar menyebabkan relai bekerja dan mengirimkan perintah trip kepada circuit breaker. KURVA KARAKTERISTIK RELAI DIFFERENTIAL Gambar x. Karakteristik Relai Differensial Karakteristik differential relai menunjukkan hubungan antara arus diferensial (πΌπ ) dan arus restraint (πΌπ ). Pada kurva karakteristik, sumbu vertikal menunjukkan arus diferensial sedangkan sumbu horizontal menunjukkan arus restraint. Kurva ini menunjukkan batas daerah di mana relai mulai bekerja. Daerah di bawah kurva karakteristik disebut daerah tidak bekerja atau restraint region sedangkan daerah di atas kurva karakteristik disebut daerah kerja atau operating region. Terdapat beberapa besaran yang ada pada kurva karakteristik relai differensial, yaitu βͺ ARUS DIFFERENSIAL (πΌπ ) Arus diferensial adalah selisih antara arus sekunder CT pada kedua sisi daerah yang dilindungi. Rumus arus diferensial adalah πΌπ = |πΌπ1 − πΌπ2 | πΌπ = arus diferensial atau arus operasi relai πΌπ1 = arus sekunder CT sisi pertama πΌπ2 = arus sekunder CT sisi kedua βͺ ARUS SET (πΌπ ππ‘ ) πΌπ ππ‘ adalah nilai minimum arus diferensial agar relai mulai dapat bekerja. Rumus arus setting yaitu πΌπ ππ‘ = %πππππ1 × πΌπ βͺ ARUS RESTRAINT (πΌπ ) Arus restraint atau arus penahan adalah rata-rata arus yang mengalir dari kedua sisi transformator. Arus restraint berfungsi menahan relai agar tidak bekerja secara salah, terutama saat terjadi arus besar akibat gangguan eksternal. Arus restrain yang besar membuat batas operasi relai menjadi lebih tinggi sehingga relai tidak mudah mengalami salah operasi. Rumus arus penahan adalah: πΌπ = πΌπ1 + πΌπ2 2 πΌπ = arus restraint atau penaha πΌπ1 = arus sekunder CT sisi pertama πΌπ2 = arus sekunder CT sisi kedua βͺ SLOPE Slope adalah kemiringan karakteristik operasi relai diferensial yang membatasi daerah Trip dan No Trip. Grafik karakteristik relai umumnya memiliki dua bagian. Slope 1 lebih rendah sehingga relai lebih sensitif terhadap gangguan internal. Slope 2 lebih tinggi sehingga relai lebih stabil terhadap gangguan eksternal dan saturasi CT. Semakin tinggi nilai slope, arus differensial yang diperlukan untuk relai bekerja semakin tinggi. Jika slope terlalu rendah maka dapat mengakibatkan relai salah trip. Jika slope terlalu tinggi dapat mnyebbakan relai kurang sensitif. Untuk karakteristik dua slope, rumusnya adalah βͺ %πππππ 1 = πΌπ × 100% πΌπ %πππππ 2 = 2πΌπ × 100% πΌπ ERROR MISMATCH Error mismatch adalah persentase ketidaksesuaian antara rasio atau nilai CT ideal dan CT yang terpasang. Gambar x. Karakteristik relai differensial persentase Gambar x. adalah contoh kurva karakteristik relai differensial yang disimplifikasi. Diketahui bahwa jika garis berada di zona atas maka relai akan trip. Aspek-aspek seperti ULTC (Under Load Tap Changer), CT Error, Rasio Mismatch dan Margin harus berada di bawah slop agar tidak terjadi kesalahan operasi oleh relai. Aspek-aspek ini bukanlah gangguan internal, tetapi sifat alami sistem yang mana dapat menyebabkan false-positive jika tidak diperhatikan ke kalkulasi arus set atau pickup relai. FEEDER MANAGEMENT Feeder management relay masuk ke kategori multifunction relay yang berfungsi memantau besaran listrik feeder. Data dari feeder tersebut diproses oleh relay untuk mendeteksi adanya kondisi abnormal dan dapat memerintahkan CB untuk trip. Agar feeder management berfungsi dengan baik, maka diperlukan alat untuk mengujinya. Salah satu alat untuk melakukan pengujian tersebut adalah Vebko AMT 205, yaitu relay tester yang menghasilkan sinyal arus dan tegangan terukur untuk mensimulasikan kondisi operasi atau gangguan pada relay, kemudian mengamati respons pickup, waktu operasi, dan kontak trip relay melalui metode secondary injection. (a) (b) Gambar x. Gambar alat (a) feeder management relay (b) Vebko AMT 205 TUGAS RUMAH 1. Jelaskan pengertian relai dan sebutkan tiga komponen utama relai! 2. Apa yang dimaksud relai 87 dan jelaskan fungsinya! 3. Mengapa relai 87 lebih sering dipilih menjadi proteksi primer? 4. Jelaskan cara kerja relai differensial serta gambarkan skema diagramnya menggunakan ballpoint! 5. Apa yang dimaksud gangguan internal dan gangguan eksternal? 6. Jelaskan mengapa ketika terjadi gangguan (misal short) di luar zona proteksi relai differensial, relai tidak akan trip! 7. Jelaskan apa perbedaan Iset dengan Ipickup 8. Jelaskan perbedaan fungsi Slope 1 dan Slope 2 pada karakteristik relai diferensial! 9. Apa yang dimaksud dengan feeder management relay dan apa fungsinya? 10. Jelaskan apa yang dimaksud dengan Vebko AMT 205 dan metode secondary injection yang digunakannya!
