Relay Perlindungan Diferensial

Definisi

Relay proteksi diferensial adalah relay yang operasinya bergantung pada perbedaan fase dari dua atau lebih kuantitas listrik. Relay ini beroperasi berdasarkan prinsip membandingkan sudut fase dan magnitudo dari kuantitas listrik yang sama.

Contoh

Ambil contoh perbandingan arus masuk dan arus keluar dari sebuah jalur transmisi. Jika magnitudo arus masuk jalur transmisi melebihi arus keluarnya, hal ini menunjukkan bahwa ada arus tambahan yang mengalir melaluinya karena adanya gangguan. Perbedaan arus ini dapat mengaktifkan relay proteksi diferensial.

Kondisi Esensial untuk Operasi

Agar relay proteksi diferensial berfungsi dengan baik, kondisi-kondisi berikut harus dipenuhi:

• Jaringan di mana relay digunakan harus memiliki dua atau lebih kuantitas listrik yang serupa.

• Kuantitas-kuantitas tersebut harus memiliki pergeseran fase sekitar 180º.

Relay proteksi diferensial digunakan untuk melindungi berbagai komponen listrik seperti generator, transformator, feeder, motor besar, dan bus-bar. Mereka dapat diklasifikasikan sebagai berikut:

• Relay Diferensial Arus

• Relay Diferensial Tegangan

• Relay Diferensial Bias atau Persentase

• Relay Diferensial Seimbang Tegangan

Relay Diferensial Arus

Relay diferensial arus adalah jenis relay yang mendeteksi dan merespons perbedaan fase antara arus yang masuk ke sistem listrik dan arus yang keluar dari sistem tersebut. Gambar di bawah ini menggambarkan susunan di mana relay overcurrent terhubung untuk berfungsi sebagai relay diferensial.

Konfigurasi relay overcurrent digambarkan dalam gambar di bawah. Garis putus-putus menunjukkan bagian yang dimaksudkan untuk dilindungi. Transformer arus (TA) ditempatkan di kedua ujung zona yang dilindungi. Sekunder dari transformer-transformer ini dihubungkan secara seri melalui kabel pilot. Sebagai hasilnya, arus yang diinduksi dalam TA mengalir dalam arah yang sama. Kumparan operasi relay dihubungkan ke sekunder TA.

Dalam kondisi operasi normal, magnitudo arus di sekunder TA adalah identik, sehingga tidak ada arus yang mengalir melalui kumparan operasi. Namun, ketika terjadi gangguan, magnitudo arus di sekunder TA menjadi tidak setara, yang memicu relay untuk mulai beroperasi.

Kumparan Diferensial Bias atau Persentase

Relay diferensial bias atau persentase adalah jenis relay diferensial yang paling umum digunakan. Konfigurasinya mirip dengan relay diferensial arus. Perbedaan utama terletak pada penambahan kumparan pembatas, yang dihubungkan melalui kabel pilot, seperti yang ditunjukkan dalam gambar di bawah ini.

Kumparan operasi dihubungkan di titik tengah kumparan pembatas. Ketika terjadi arus gangguan, rasio arus di TA menjadi tidak seimbang. Namun, masalah ini efektif diatasi oleh kumparan pembatas.

Relay Diferensial Bias Jenis Induksi

Relay diferensial bias jenis induksi memiliki cakram yang berputar bebas di antara elektromagnet. Setiap elektromagnet dilengkapi dengan cincin shading tembaga, yang dapat bergerak masuk dan keluar dari elektromagnet. Cakram dipengaruhi oleh elemen-elemen pembatas dan operasi, yang menghasilkan gaya bersih yang bekerja padanya.

Ketika posisi cincin shading berada dalam keadaan seimbang untuk elemen-elemen operasi dan pembatas, torsi hasil yang bekerja pada cincin menjadi nol. Namun, jika cincin bergerak menuju inti besi, akan diberikan torsi yang tidak setara pada cincin akibat pengaruh gabungan kumparan operasi dan pembatas.

Relay Diferensial Seimbang Tegangan

Relay diferensial arus tidak cocok untuk melindungi feeder. Untuk melindungi feeder, digunakan relay diferensial seimbang tegangan. Dalam pengaturan relay diferensial seimbang tegangan, dua TA identik ditempatkan di kedua ujung zona yang dilindungi dan dihubungkan melalui kabel pilot.

Relay-relay ini dihubungkan secara seri dengan sekunder TA. Mereka dikonfigurasi sedemikian rupa sehingga tidak ada arus yang mengalir melalui mereka selama operasi normal. Relay diferensial seimbang tegangan menggunakan TA dengan inti udara, di mana tegangan diinduksi sebanding dengan arus yang mengalir melaluinya.

Ketika terjadi gangguan di dalam zona yang dilindungi, arus di TA menjadi tidak seimbang. Ketidakseimbangan ini mengganggu tegangan di sekunder TA. Akibatnya, arus mulai mengalir melalui kumparan operasi relay. Sebagai hasilnya, relay aktif dan memberikan perintah ke pemutus sirkuit, mendorongnya untuk melakukan trip dan mengisolasi bagian sirkuit yang bermasalah.