8/13/2019 14047-8-334949457550

1/9

MODUL VIII

RELAI DIFERENSIAL

8.1 Pinsip Dasar Kerja Relai Diferensial dan Penggnaann!a.

Prinsip kerja relai diferensial adalah membandingkan besaran arus serta fasa

yang masuk dan keluar dari alat yang diamankan jadi dalam hal ini digunakan besaran

ukurnya

Gambar 8.1

Jika pada peralatan yang diamankan tidak terjadi gangguan tersebut berada

diluar daerah yang diamankan maka arus dan fasa mengalir pada trafo arus CT1 dan

CT2 sama, atau mempunyai perbandingan arus serta pergeseran sudut fasa tertentu,

sehingga relai tidak bekerja.

Tetapi jika terjadi gangguan pada peralatan yang diamankan, maka akan terjadi

perbedaan arus atau perbandingan arus beruba serta sudut fasa, hal ini akan

menyebabkan relai bekerja.

engan demikian relai ini tidak perlu diberi perlambatan !aktu, karena relai

bekerja di daerah pengamanannya saja. "dapun #ara membandingkan dan ialah

dengan membandingkan besar dan sudut fasa ialah dengan arus sekunder daru

dan dengan demikian pengaman diferensial adalah merupakan pengaman yang

sangat selektif dan #epat bekerjanya, karena sifat tersebut diats maka relai diferensial

mempunyai sifat selektif mutlak. $eali ini digunakan sebagai pengaman utama, tetapi

USA" PEN#EM$AN#AN $A%AN A&AR'UM$ Ir. $adrddin SIS"EM PRO"EKSI 1

8/13/2019 14047-8-334949457550

2/9

tidak dapat digunkan sebagai pengaman #adangan diluar daerah pengamanannya

yang membatasi daerah pengamanan adalah trafo arus dan . $elai ini ditujukan

sebagi pengaman terhadap ganguan hubung singkat antar fasa ataupun satu fasa

ketanah untuk sistem dimana arus hubung singkat satu fasa ke tanah #ukup besar.

Penggunana relai ini ialah untuk mengamankan peralatan listrik seperti %

Generator

Transformator daya

&otor yang besar

Penghantar ataupun penyulang yang pendek.

8.( $e)erjan!a Relai Diferensial

8.(.1 Keadaan n*r+al a,a ganggan dilar daera- !ang dia+an)an.

Gambar 8.2

"rus yang mengalir pada relai $ ialah %

' arus sekunder

' arus sekunder

engan menganggap suatu hal trafo arus dan sama atau sesuai

dengan keadaan normal (tidak ada gangguan) ataupun ada gangguan diluar daerah

pengamananya, arus sekunder dan akan mempunyai nilai yang sama tetapi

dengan arah *e#tor yang berla!anan, sehingga dari hubungan diatas didapat %

alam hal ini relai tidak bekerja karena tidak ada arus yang melalui relai.

8.(.( Keadaan ganggan didaera- penga+ann!a.

USA" PEN#EM$AN#AN $A%AN A&AR'UM$ Ir. $adrddin SIS"EM PRO"EKSI 2

8/13/2019 14047-8-334949457550

3/9

8.(.(.1S+er dari sa, ara-

Jika terjadi gangguan hubung singkat di dalam daerah pengamanannya maka

arus yang mengalir pada akan menjadi besar sedangkan arus yang mengalir pada

akan mendekati nol. engan demikian arus pada sekender menjadi besar dab

arus mendekati nol. +al ini terjadi karena arus ganguan yang besar hanya

mengalir pada salah satu sisinya saja, ligat gambar 8.

"danya arus yang #ukup besar akan mengalir melalui relai, sehingga

relai akan bekerja dan akan memberikan signal trip ke pemutus tenaga yang berada

dikedua sisi dari peralatan listrik yang diamankan. engan demikian peralatan listrik

yang terganggu dipisahkan dari jaringan yang bertentangan.

Gambar 8.

8.(.(.( S+er dari da ara-

alam keadaan tidak ada ganguan maka arus akan mengalir dari " ke - atau

dari - ke " tergangtung dari kondisi pembangkitan dan beban di " maupun di -. jiak

terjadi gangguan pada peralatan yang diamankan maka akan mengalir arus gangguan

dan dengan arah menuju ke titik gangguan, lihat gambar 8.

USA" PEN#EM$AN#AN $A%AN A&AR'UM$ Ir. $adrddin SIS"EM PRO"EKSI

8/13/2019 14047-8-334949457550

4/9

Gambar 8.

-ila sebelum gangguan arus mengalir dari " ke -, maka saat terjadi gangguan

arus gangguan yang mengalir pada trafo arus adalah berbalik arah 18/ derajat,

dengan demikian arus yang mengalir pada relai diferensial (0d) merupakan jumlah

*e#tor dan adalah %

arena adanya arus 0d yang besar mengalir melalui relai diferensial, maka relai

tersebut akan bekerja. Proteksi diferensial tersebut relainya sendiri dapat hanya

merupakan relai jenis arus lebih yang akan bekerja jika arus mengalir pada rangkaiandiferensial melebihi penyetel arus lebih tersebut. $elai diferensial merupakan relai satu

fasa, sehingga untuk sistem tiga fasa harus digunakan tiga relai arus lebih, untuk

generatos penyambung relai deferensial.

uatu hal yang perlu diperhatikan agar rangkaian relai diferensial ini dapat

bekerja baik dan benar, impedansi lilitan sekender trafo arus dan .

8./ Ke,ida) Sei+angan Ars dan Pen!e,elan Ars Kerja.

Pada sutu trafo arus jika dilalui arus yang besar sekali maka akan timbul

kejenuhan pada initinya sehingga akhirnya akan menyebabkan tidak liniernya lagi arus

sekender terhadap kenaikan barus primernya. 3alaupun trafo arus untuk diferensial

relai telah identik, bila beban sekender masing 4 masing trafo arus tidak sama, maka

akan terjadi kejenuhan yang tidak sama. 5ang dimaksud beban dalam hal ini ka!at

penghubung dari sekender trafo arus ke relai diferensial dan relai arus lebih, lihat

gambar 8.6 a. kejenuhan trafo arus yang tidak dapat tepat sama pada rangkain

diferensial, menyebabkan bila terjadi gangguan di luar daerah pengamanannya

USA" PEN#EM$AN#AN $A%AN A&AR'UM$ Ir. $adrddin SIS"EM PRO"EKSI

8/13/2019 14047-8-334949457550

5/9

!alaupun arus primeinya sama (sebanding), tetapi arus sekender dan akan tidak

sama, lihat gambar 8.6b.

Gambar 8.6 a dan b

engan demikian arus pada rangkaian diferensial %

imana % ' arus ketidak seimbangan.

"rus ketidak seimbangan maksimum terjadi pada saat mulai terjadinya hubung

singkat, hal ini disebabkan arus magnetisasi yang besar ditambah adanya komponen

arus searah, sehingga hal tersebut lebih memper#epat adanya kejenuhan pad trafo

arus.pemilihan trafo arus diusahakan sedemikian rupa sehingga untuk arus gangguan

yang mungkin terjadi trafo arus tersebut masih bekerja di daerah yang linier.

USA" PEN#EM$AN#AN $A%AN A&AR'UM$ Ir. $adrddin SIS"EM PRO"EKSI 6

8/13/2019 14047-8-334949457550

6/9

-ila hal ini dapat dipenuhi maka akan didapat keadaan ideal yaitu .

Tetapi pada kenyataannya hal ini sukar di dapat sehingga pada umumnya tidak

sama dengan .

7leh karena itu penyetelan arus kerja dari pada relai diferensial didasrkan pada dua

hal %

a. -erdasarkan pada pengaruh adanya arus ketidak seimbangan pada !aktu

terjadi gangguan diluar daerah yang diamankan %

imana % ' arus kerja ideal

' fa#tor keamanan (safety fa#tor)

' arus ketidak seimbangan maksimum yang mungkin terjadi

ada gangguan diluar daerah pengamanannya.

alam hal ini bila terjadi gangguan diluar daerah pengamanannya, proteksi

diferensial tetap tidak boleh bekerja, sedangkan bila terjadi ganguan di daerah

pengamanannya, dimana arus yang mangalir melalui relai melebihi arus kerjanya relai

harus bekerja.

b. Penyetelan berdasarkan pada arus bebamn maksimum %

imana % ' arus beban maksimum dari peralatan yang diamankan.

' perbandingan trafo arus.

alam beberapa hal dimana arus hubung singkatnya tidakbelum terlalu besar,

penyetelan di atas bekerjanya relai kurang sensiti*e. +al ini disebabkan karena arus

yang mengalir pada rangkaian diferensial masih di ba!ah atau baru mendekati arus

kerja relai. Jika hal ini terjadi maka penyetelan relai harus didasarkan pada penyetelan

pertama atau diambil kompromi antar penyetelan pertama dan kedua atau digunakan

relai jenis lain yaitu menggunakan relai persentase diferensial yang akan diuraikan

kemudian.

8./ Relai Diferensial Persen,ase

epekaan proteksi diferensial adalah menyatakan dengan fa#tor kepekaan (ks) %

imana % ' arus hubung singkat minimum yang terjadi pada daerah

pengamanannya.

' arus kerja relai yang dinyatakan pada sisi primer.

USA" PEN#EM$AN#AN $A%AN A&AR'UM$ Ir. $adrddin SIS"EM PRO"EKSI 9

8/13/2019 14047-8-334949457550

7/9

Jika nilai kepekaan relai diferensial terlalu rendah, misalnya lebih ke#il dari

dua,maka harus diusahakan untuk menaikan harga kepekaantersebut menjadi nilai

yang lebih tinggi lagi. :ntuk menaikan kepekaan dari relai diferensial tersebut dapat

dilakukajn dengan bebrapa #ara, diantaranya akan ditinjau menaikan kepekaan relai

diferensial dengan #ara menbuat karakteristik relai doferensial mengikuti ksrskteristik

arus ketidak seimbangan yaitu dengan jalan memasang kumparan penahan. $elai

diferensial sema#am ini disebut relai diferensial persentase, yang mempunyai

karakteristik seperti gambar 8.9

Gambar 8.9

ari gambar 8.9 dapat dilihat bah!a grafik 1 adalah menunjukan adanya arus

ketidak seimbangan sebagai fungsi dari adanya arus gangguan diluar daerah yang

diamankan. Titik a adalah ketitak seimbangan maksimum. :ntuk relai diferensial yang

telah diuraikan diatas, penyetelan arus kerjanya adalah tetap seperti yang ditunjukan

oleh garis lurus grafik 2, sehingga dengan adanya arus ketidak seimbangan seperti

yang ditunjukkan oleh grafik 1 tersebut, maka kepekaan relai diferensial akan menurun

dengan tajam jika arus gangguan hubung singkat diluar daerah pengamanannya

rendah, yaitu ihs;iub maks. :ntuk menghindari hal ini maka dibuat karakteristik relai

seperti grafik , dimana selalu mendekati keadaan grafik 1, sehingga terlihat bah!a

karakteristik relai akan sebanding dengan adanya arus ketidak seimbangan yang

timbul jika ada gangguan di luar daerah pengamannya. engan demikian kepekaan

relai dapat lebih baik untuk semua keadaan arus hubung singkat.

Prinsip Kerja Persentase Diferensial Relai

alam keadan normal atau gangguan diluar daerah yang diamankan, maka

kumparan restraining akan dialiri arus yang besar, sedangkan pada kumparan

USA" PEN#EM$AN#AN $A%AN A&AR'UM$ Ir. $adrddin SIS"EM PRO"EKSI

8/13/2019 14047-8-334949457550

8/9

operating tidak atau hanya dialiri oleh arus ketidak seimbangan yang ke#il lihat gambar

8.

8/13/2019 14047-8-334949457550

9/9

imana %

dan adalah suatu konstanta

' arus yang melalui kumparan kerja

' arus yang melalui kumparan restraining.

USA" PEN#EM$AN#AN $A%AN A&AR'UM$ Ir. $adrddin SIS"EM PRO"EKSI >