Fihi Ma Fihi 6s255i

I.

TUJUAN 1. Memahami prinsip kerja overcurrent relay dan earth fault relay 2. Mengetahui karakterisktik kerja overcurrent relay dan earth fault relay 3. Mengetahui perbedaan karakteristik definite time dan standar invers 4. Mampu mengetes karakteristik overcurrent relay dan earth fault relay

II. TEORI DASAR Proteksi arus lebih adalah proteksi atau perlindungan terhadap perubahan parameter arus yang sangat besar dan terjadi dengan cepat yang disebabkan oleh karena hubung singkat. Rele ini bekerja dengan membaca input berupa besaran arus kemudian membandingkan dengan nilai setting, maka rele akan mengirim perintah trip (lepas) kepada Pemutus Tenaga (PMT) atau circuit breaker (CB) setelah waktu tunda yang ditetapkan setting. Proteksi arus lebih ini antara lain diaplikasikan pada: - Hubung singkat antar fasa yang dikenal sebagai proteksi arus lebih (overcurrent protection) dan rele yang digunakan untuk proteksi tersebut disebut rele arus lebih (over current relay) - Hubung singkat tanah, dikenal sebagai proteksi hubung tanah (earth fault protection/ ground fault protection) dan rele yang digunakan untuk proteksi ini dikenal dengan nama earth fault relay atau ground fault relay. Overcurrent relay banyak digunakan untuk proteksi saluran transmisi/ distribusi udara ataupun kabel, transformator dan motor. Tipe rele yang akan digunakan dalam praktikum ini adalah tipe rele numeric dengan fitur-fitur antara lain : - Pengukuran secara digital - Deteksi over current dan residual (earth) current melalui perhitungan dari arus tiga fasa ataupun secara langsung ke terminal rele. - Karakteristik waktu trip yang dapat dipilih; baik itu definite time maupun inverse time yang berdasarkan IEC ataupun ANSI. - Karakteristik instantaneous ataupun definite untuk tahap arus I>> ataupun gangguan arus yang sangat besar I>>>.

- Unbalanced load protection (proteksi beban tidak seimbang) untuk deteksi gangguan fasa, rotasi fasae yang salah dan beban tidak simetris. - Fungsi autore close, single ataupun multi reclose. - Dan lainnya. Berdasarkan karakteristik kerja maka OCR dapat dibedakan menjadi : 1. OCR tanpa perlambatan waktu (instantaneous ocercurrent relay) 2. OCR dengan perlambatan waktu (delay time overcurrent relay) 3. OCR dengan waktu operasi berbanding terbalik terhadap arus operasi (inverse time overcurrent relay). Adapun persamaan yang dapat digunakan untuk menentukan waktu operasi relay adalah sebagai berikut:

Gambar 1. US Moderately Inverse Curve

Gambar 2. IEC Curve (Normal/standard & very inverse curve)

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

Gambar 3. Karakteristik Rele Waktu Seketika (Instantaneous Relay) 2) Rele arus lebih waktu tertentu (Definite time relay) Rele ini akan memberikan perintah pada PMT pada saat terjadi gangguan hubung singkat dan besarnya arus gangguan melampaui settingnya (Is), dan jangka waktu kerja rele mulai pick up sampai kerja rele diperpanjang dengan waktu tertentu tidak tergantung besarnya arus yang mengerjakan rele, lihat gambar dibawah ini.

Gambar 4. Karakteristik Rele Arus Lebih Waktu Tertentu (Definite Time Relay).

Relay arus lebih waktu terbalik (standar invers) Rele 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 inverse

-

Very inverse

-

Extreemely inverse

Gambar 5. Karakteistik Rele Arus Lebih Waktu Terbalik (Inverse Relay).

Berikut adalah menu dan submenu pada relay OCR

III. ALAT DAN BAHAN - Overcurrent relay; - SIEMENS 7SJ600; - 24 VDC Supply; - Lampu indikasi trip; dan - Kabel Secukupnya

IV. TABEL HASIL PERCOBAAN a. Percobaan Selection of Power System Data Ratio CT = 500/1 Tabel 1. Hasil pengukuran Ratio CT = 500/1 No.

Arus Injeksi (A)

Time

Pengukuran rele

1.

0,4

10 s (10)

40 %

2.

0,5

10 s (10)

46 %

3.

0,6

10 s (10)

51 %

4.

0,7

10 s (10)

70 %

Ratio CT = 1000/1 Arus No.

Injeksi (A)

Pengukuran Relay

Arus

Time

Injeksi

Pengukuran relay

1.

0,1

10 %

0,4

10 s (10)

37 %

2.

0.2

20 %

0,5

10 s (10)

50%

3.

0,3

32 %

0,6

10 s (10)

59%

4.

0,4

42 %

0,7

10 s (10)

%

b. Percobaan OCR curve :Definite Time Iset= 0,3 ; In = 0,3 A Pengukran relay

ArusInjeksi (A)

1

29%

2

No

Time Operasi 5 detik

10 detik

0,3

5,28

10,10 (29%)

37%

0,4

7,52

9,80 (39%)

3

38 %

0,5

5,10

10,05 (49%)

4

50%

0,6

5,03

10,10 (60%)

5

70%

0,7

5,00

10,53 (68%)

6

78%

0,8

5,23

10,00 (78%)

Standar Invers Iset= 0,3 A ; In = 0,3 A No

ArusInjeksi (A)

Time Operation (s)

1

0,4 (38%)

6,07

2

0,5 (44%)

5,52

3

0,6 (53%)

4,8

4

0,7

4,00

5

0,8

3,55

Iset= 0,4 A ; In = 0,4 A

No

ArusInjeksi (A)

Time Operation (s)

1

0,5

5,13

2

0,6

4,46

3

0,7

4

0,8

5

0,9

4 3,66 3,12

b. ANALISIS a.

Percobaan selection of power system data

Untuk Ratio CT = 500/1 No.

Arus Injeksi (A)

Pengukuran Relay

Ip

Is

1.

0,1

10 %

50 A

0,1 A

2.

0.2

20 %

100 A

0,2 A

3.

0,3

32 %

160 A

0,32 A

4.

0,4

42 %

210 A

0,42 A

Berdasarkan hasil pengujian diatas, didapatkan perbandingan nilai : a. Arus Injeksi = 0,1 dengan pengukuran relai 10% Didapatkan nilai Ip = 50 A

Dengan rasio 500 x 10 % pengukuran = 50 A, dan hasilnya sama dengan hasil percobaan yaitu 50 A, dan Is = 1 x 0,1 = 0,1 A

b. Arus Injeksi = 0,2 dengan pengukuran relai 20% Didapatkan nilai Ip = 100 A Dengan rasio 500 x 20 % pengukuran = 100 A, dan hasilnya sama dengan hasil percobaan yaitu 100 A, dan Is = 1 x 0,2 = 0,2 A

c. Arus Injeksi = 0,3 dengan pengukuran relai 32% Didapatkan nilai Ip = 160 A Dengan rasio 500 x 32 % pengukuran = 160 A, dan hasilnya sama dengan hasil percobaan yaitu 160 A, dan Is = 1 x 0,3 = 0,3 A

d. Arus Injeksi = 0,4 dengan pengukuran relai 42% Didapatkan nilai Ip = 210 A Dengan rasio 500 x 42 % pengukuran = 210 A, dan hasilnya sama dengan hasil percobaan yaitu 210 A, dan Is = 1 x 0,4 = 0,4 A

b. Percobaan Election of Power data Ratio 1000/1 No.

Arus Injeksi (A)

Pengukuran Relay

Ip

Is

1.

0,2

21 %

210 A

0,12

2.

0,3

32 %

320 A

0,32

3.

0,4

42 %

420 A

0,42

a. Arus Injeksi = 0,2 dengan pengukuran relai 21% Didapatkan nilai Ip = 210 A Dengan rasio 1000 x 21 % pengukuran = 210 A, dan hasilnya sama dengan hasil percobaan yaitu 210 A, dan Is = 1 x 0,2 = 0,2 A hasilnya berbeda hal ini dapat terjadi karena kesalahan pembacaan atau

kemampuan kerja relai yang sangat sensitif sehingga lebih cepat membaca nilai arus sebelum arus yang disetting yaitu 0,2.

b. Arus Injeksi = 0,3 dengan pengukuran relai 32% Didapatkan nilai Ip = 320 A Dengan rasio 1000 x 32 % pengukuran = 320 A, dan hasilnya sama dengan hasil percobaan yaitu 320 A, dan Is = 1 x 0,3 = 0,3 A.

c. Arus Injeksi = 0,4 dengan pengukuran relai 42% Didapatkan nilai Ip = 320 A Dengan rasio 1000 x 42 % pengukuran = 420 A, dan hasilnya sama dengan hasil percobaan yaitu 320 A, dan Is = 1 x 0,4 = 0,4 A.

C. Percobaan OCR curve :Definite Time Iset= 0,3 ; In = 0,3 A Pengukran relay

Arus Injeksi (A)

1

29%

2

No

Time Operasi 5 detik

10 detik

0,3

5,28

10,10 (29%)

37%

0,4

5,52

9,80 (39%)

3

38 %

0,5

5,10

10,05 (49%)

4

50%

0,6

5,03

10,10 (60%)

5

70%

0,7

5,00

10,53 (68%)

6

78%

0,8

5,23

10,00 (78%)

Pada percobaan curve definite time ditemukan bahwa dengan pengaturan arus injeksi, dengan semakin tinggi nilai injeksi arus yang diberikan tidak merubah waktu operasi OCR, ada beberapa data yang ditemukan sedikit berbeda seperti 5,23 detik, hanya nilai ini tidak mengubah nilai atau waktu secara signifikan. Begitu pula dengan pengaturan waktu 10 detik juga tidak memberikan hasil percobaan yang memiliki perbedaan jauh pula dari waktu yang telah diatur.

Standar Invers Iset= 0,3 A ; In = 0,3 A No

ArusInjeksi (A)

Time

MPS

Operation (s)

Definite Time

1

0,4 (38%)

6,07

1,33

0,87

2

0,5 (44%)

5,52

1,67

1,45

3

0,6 (53%)

4,8

2

1,66

4

0,7

4,00

2,33

2

5

0,8

3,55

2,67

2,41

Berdasarkan tabel hasil percobaan di atas disimpulkan bahwa semakin tinggi nilai arus injeksi maka waktu yang dibutuhkan untuk trip akan semakin cepat. Rumus : 𝑇𝑖𝑚𝑒 𝑂𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑖𝑜𝑛 = (

8,9341 + 0,17966) 𝐷 (𝐼/𝐼𝑝2,0938 − 1)

𝑀𝑃𝑆 =

𝐼 𝐼𝑝

KET : D : Set Time Multipler MPS : Multiple Set

Cara mendapatkan nilai MPS ( standar Invers Iset = 0,3 A, In = 0,3): 𝑀𝑃𝑆 =

𝐼 𝐼𝑛𝑗𝑒𝑘𝑠𝑖 𝐼 𝑆𝑒𝑡 0,4

𝑀𝑃𝑆 = 0,3 = 1,33 A Cara mendapatkan nilai TMS ( standar Invers Iset = 0,3 A, In = 0,3): Untuk arus injeksi : 0,4 8,9341 𝑇𝑖𝑚𝑒 𝑂𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑖𝑜𝑛 = ( + 0,17966) 𝐷 (𝐼/𝐼𝑝2,0938 − 1) 8,9341 9,72 = ( + 0,17966) 𝐷 0,42,0938 ( − 1) 0,3 8,9341 9,72 = ( + 0,17966) 𝐷 0,816 9,72 = (10,948 + 0,17966) 𝐷 9,72 = (11,127) 𝐷

𝐷=

9,72 11,127

= 0,87 s

Untuk arus injeksi : 0,6 8,9341 𝑇𝑖𝑚𝑒 𝑂𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑖𝑜𝑛 = ( + 0,17966) 𝐷 (𝑀𝑃𝑆 2,0938 − 1)

4,85 = (

8,9341 0,62,0938 (0,3 − 1)

+ 0,17966) 𝐷

4,85 = (

8,9341 + 0,17966) 𝐷 (3,26 − 1)

4,85 = (

8,9341 + 0,17966) 𝐷 3,26

4,85 = (2,92) 𝐷 4,85

𝐷 = 2,92 = 1,66 s

Iset= 0,4 A ; In = 0,4 A No

ArusInjeksi (A)

Time

MPS

Definite

Operation (s)

Time

1

0,5

5,13

1,25

0,828

2

0,6

4,46

1,5

1,219

3

0,7

4

1,75

1,539

4

0,8

3,66

2

1,709

5

0,9

3,12

2,25

2,027

Rumus : 𝑇𝑖𝑚𝑒 𝑂𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑖𝑜𝑛 = (

8,9341 + 0,17966) 𝐷 (𝐼/𝐼𝑝2,0938 − 1)

𝑀𝑃𝑆 =

𝐼 𝐼𝑝

KET : D : Set Time Multipler MPS : Multiple Set

Cara mendapatkan nilai MPS ( standar Invers Iset = 0,4 A, In = 0,4): 𝑀𝑃𝑆 =

𝐼 𝐼𝑛𝑗𝑒𝑘𝑠𝑖 𝐼 𝑆𝑒𝑡 0,6

𝑀𝑃𝑆 = 0,4 = 1,5 A

Cara mendapatkan nilai TMS ( standar Invers Iset = 0,4 A, In = 0,4): Untuk arus injeksi : 0,6

𝑇𝑖𝑚𝑒 𝑂𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑖𝑜𝑛 = (

8,9341 + 0,17966) 𝐷 (𝐼/𝐼𝑝2,0938 − 1)

8,41 = (

8,9341 + 0,17966) 𝐷 (0,6/0,42,0938 − 1)

8,41 = (

8,9341 + 0,17966) 𝐷 (2,33 − 1)

8,41 = (

8,9341 + 0,17966) 𝐷 1,33

8,41 = (6,7173 + 0,17966) 𝐷 8,41 = 6,897 𝐷 8,41 𝐷= = 1,219 𝑠 6,897

Arus injeksi : 0,7 𝑇𝑖𝑚𝑒 𝑂𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑖𝑜𝑛 = (

8,9341 + 0,17966) 𝐷 (𝐼/𝐼𝑝2,0938 − 1)

6,45 = (

8,9341 + 0,17966) 𝐷 (0,7/0,42,0938 − 1)

6,45 = (

8,9341 + 0,17966) 𝐷 (3,227 − 1)

6,45 = (

8,9341 + 0,17966) 𝐷 2,227

6,45 = (4,011 + 0,17966) 𝐷 6,45 = 4,19𝐷 6,45 𝐷= = 1,53 9 𝑠 4,19

I.

KESIMPULAN 1. Relay Arus Lebih adalah pengaman listrik yang berfungsi mengatasi gangguan listrik ketika terjadi arus lebih, ketika arus lebih terjadi maka, OCR akan bekerja dan memerintahkan PMT untuk memutus aliran listrik. 2. Pada percobaan Election of Power data yang telah dilakukan, untuk mengetahui arus primer dan sekunder yang dihasilkan, dengan rasio CT 500/1 , arus primer dan arus sekunder yang dihasilkan dari percobaan sesuai dengan perhitungan manual atau persentase pengukuran relai. 3. Pada percobaan definit Time ditemukan nilai waktu operasi akan semakin cepat atau singkat seiring semakin besarnya arus injeksi yang

diberikan, sedangkan nilai MPS dan set time multipler justru semakin tinggi.