PENGKLASIFIKASIAN RELAY
Mata Kuliah Sistem Pentanahan dan Proteksi
Disusun Oleh :
M Yudha Rizki P (115060300111036)
Nurumar Setiyo Agung (115060307111044)
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS BRAWIJAYA
MALANG
KATA PENGANTAR
Pertama marilah kita panjatkan puja dan puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa
atas rahmatNya kepada kami. Tak lupa kami ucapkan terima kasih kepada Bapak Harry
Soekotjo Dachlan selaku dosen mata kuliah Sistem Pentanahan dan Proteksi, sehingga
makalah ini bisa terselesaikan.
Kami sebagai penyusun makalah berharap dengan makalah pengklasifikasian relay
ini bisa menambah pengetauhan dan pengertian tentang mata kuliah Sistem Pentanahan
dan Proteksi khususnya bagi kami sendiri, dan pembaca. Selain itu kami juga menyadari
masih banyaknya kekurangan pada makalah ini.
Malang, April 2014
Penulis
Sistem Pentanahan dan Proteksi 2
BAB IPENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Dalam sistem penyaluran tenaga listri baik dalam tegangan tinggi (high voltage) yakni
jaringan tansmisi maupun untuk tegangan rendah (low voltage) yakni jaringan distribusi,
dibutuhkan menjadi sistem penyaluran yang baik dan sesuai standar yakni dapat
menyalurkan dengan baik dan kontinyu, artinya berkelanjutan tanpa adanya ganguan baik
secara teknis maupun nonteknis. Untuk mewujudkan hal tersebut maka dibutuhkan suatu
alat proteksi yag baik agar dapat mendeteksi kesalahan atau gangguan secara baik dan
dapat pula memperbaikinya dengan baik pula.
Dalam kehidupan sehari-hari, penggunaan relay sudah banyak dijumpai. Di bidang
rumah tangga, komunikasi, transportasi, komersil, dan industri relay merupakan hal yang
tidak dapat dipisahkan lagi. Di setiap aspek yang menggunakan listrik, maka kemungkinan
terdapat penggunaan relay.
Salah satu alat yang umum digunakan tersebut adalah relay, relay merupakan suatu
alat proteksi yang dapat memproteksi beberapa jenis ganguan yang umum terjadi pada
suatu jaringan transmisi maupun distribusi. Untuk itu dibutuhkan pemahaman mengenai
relay tersebut terutama bagi mahasiswa teknik elektro yang bergerak dibidang kelistrikan.
Itulah yang menjadi latar belakang penulis menyusun makalah yang berjudul
“Pengklasifikasian Relay ”.
Hal yang paling penting pada penggunaan relay terdapat pada sistem daya listrik, dari
sisi pembangkit, transmisi, distribusi, dan beban. Relay disini berfungsi sebagai pendeteksi
dan proteksi terhadap gangguan sistem. Jenis relay beragam dengan fungsi yang beragam
pula. Makalah pengklasifikasian relay ini dibuat untuk mengetauhi jenis-jenis dan fungsi
relay-relay yang sering digunakan pada sistem daya elektrik.
Sistem Pentanahan dan Proteksi 3
BAB IIPEMBAHASAN
2.1 Pengertian Relay secara umum
Relay merupakan perangkat elektronik yang didesain untuk merespon sebuah masukan
tertentu dengan kondisi tertentu, sehingga ketika kondisi telah penuh alat tersebut
memberikan sinyal keluaran yang digunakan perangkat lain untuk melakukan operasi pada
sistem. Input yang digunakan relay merupakan besaran elektris (arus, tegangan, dan daya),
mekanis, thermal, atau kombinasi dari besaran besaran di atas.
2.2 Prinsip Kerja Relay dan Fungsi Secara Umum
Relay pada dasarnya bekerja mengubah sinyal masukan berupa besaran elektris,
mekanis, atau thermal dengan suatu kondisi tertentu (integrasi waktu) menjadi sinyal
keluaran yang akan digunakan perangkat lain untuk beroperasi.
Relay apabila bekerja sendiri hanyalah merupakan sebuah pendeteksi gangguan yang
sifatnya sebagai alarm. Relay tidak mampu mengatasi gangguan pada sistem tanpa adanya
circuit breaker. Relay diibaratkan otak yang digunakan untuk mesensing gangguan dan
circuit diibaratkan otot yang dikendalikan relay untuk membuka rangkaian dan
mengisolasi area yang bermasalah pada sistem daya.
Relay adalah komponen listrik yang bekerja berdasarkan prinsip induksi medan
elektromagnetis. Jika sebuah penghantar dialiri oleh arus listrik, maka di sekitar
Sistem Pentanahan dan Proteksi 4
penghantar tersebut timbul medan magnet. Medan magnet yang dihasilkan oleh arus listrik
tersebut selanjutnya diinduksikan ke logam ferromagnetis.
Logam ferromagnetis adalah logam yang mudah terinduksi medan elektromagnetis.
Ketika ada induksi magnet dari lilitan yang membelit logam, logam tersebut menjadi
"magnet buatan" yang sifatnya sementara. Cara ini kerap digunakan untuk membuat
magnet non permanen. Sifat kemagnetan pada logam ferromagnetis akan tetap ada selama
pada kumparan yang melilitinya teraliri arus listrik. Sebaliknya, sifat kemagnetannya akan
hilang jika supply arus listrik ke lilitan diputuskan.
Penjelasan Gambar:
1. Amarture, merupakan tuas logam yang bisa naik turun. Tuas akan turun jika tertarik
oleh magnet ferromagnetik (elektromagnetik) dan akan kembali naik jika sifat
kemagnetan ferromagnetik sudah hilang.
2. Spring berfungsi sebagai penarik tuas. Ketika sifat kemagnetan ferromagnetik
hilang, maka spring berfungsi untuk menarik tuas ke atas.
3. Shading Coil, ini untuk pengaman arus AC dari listrik PLN yang tersambung dari C
(Contact).
4. NC Contact, NC (Normally Close). Kontak yang secara default terhubung dengan
kontak sumber (kontak inti, C) ketika posisi OFF.
5. NO Contact, NO (Normally Open). Kontak yang akan terhubung dengan kontak
sumber (kontak inti, C) ketika posisi ON.
6. Electromagnet, kabel lilitan yang membelit logam ferromagnetik. Berfungsi
sebagai magnet buatan yang sifatya sementara. Menjadi logam magnet ketika lilitan
dialiri arus listrik, dan menjadi logam biasa ketika arus listrik diputus.
Sistem Pentanahan dan Proteksi 5
7. Aplikasi Rangkaian Pemicu Relay ini adalah rangkaian yang akan memicu relay
untuk menjadi ON pada kondisi tertentu. Rangkaian pemicu ini biasanya memiliki
sensor atau rangkaian timer (memanfaatkan 'time delay'). Rangkaian yang
menggunakan sensor misalnya sensor suhu, sensor air, sensor cahaya, sensor arus,
dll. Sedangkan rangkain timer misalnya timer pada mesin cuci, dll.
Sebenarnya aplikasi relay banyak sekali. Dari mobil-mobilan, kulkas, lampu sein
motor dan mobil, pompa air otomatis, hingga peralatan pada pesat terbang. Dari relay yang
jenisnya kecil hingga yang mempunyai daya besar. Dari relai DC 5 volt, 12 volt hingga
yang bervoltase tinggi. Keuntungan dari penggunaan relay sendiri adalah:
Kita bisa membuat rangkaian switch otomatis tegangan AC dan DC
Relay bisa digunakan pada tegangan tinggi
Relay juga menjadi solusi pada switch dengan arus yang besar
Bisa melakukan switch pada banyak kontak dalam waktu yang bersamaan
Contoh pemasangan relay pada saluran sistem daya 3 fasa.
Sistem Pentanahan dan Proteksi 6
2.3 Pengklasifikasian Relay
Relay berdasarkan fungsinya diklasifikasikan menjadi :
1. Relay proteksi
2. Relay regulasi
3. Relay reclosing, pengecek sinkronisasi, sinkronisasi
4. Relay monitoring
5. Relay auxiliary
2.3.1 Relay Proteksi
Relay ini beroperasi pada keadaan yang tidak bisa ditoleransi oleh sistem. Relay ini
sangat penting dan dipasang di semua peralatan sistem daya elektrik, mulai dari sisi
pembangkitan, transmisi, distribusi dan sisi beban.
Sistem Pentanahan dan Proteksi 7
2.3.1.1 Pengertian Relay Proteksi
Relay adalah suatu alat yang bekerja secara otomatis untuk mengatur /memasukan
suatu rangkaian listrik (rangkaian trip atau alarm) akibat adanya perubahan lain.
2.3.1.2 Perangkat Sistem Proteksi
Proteksi terdiri dari seperangkat peralatan yang merupakan sistem yang terdiri dari
komponen-komponen berikut :
1. Relay, sebagai alat perasa untuk mendeteksi adanya gangguan yang selanjutnya
memberi perintah trip kepada Pemutus Tenaga (PMT).
2. Trafo arus dan/atau trafo tegangan sebagai alat yang mentransfer besaran listrik
primer dari sistem yang diamankan ke relai (besaran listrik sekunder).
3. Pemutus Tenaga (PMT) untuk memisahkan bagian sistem yang terganggu.
4. Batere beserta alat pengisi (batere charger) sebagai sumber tenaga untuk
bekerjanya relai, peralatan bantu triping.
5. Pengawatan (wiring) yang terdiri dari sisrkit sekunder (arus dan/atau tegangan),
sirkit triping dan sirkit peralatan bantu.
Secara garis besar bagian dari relay proteksi terdiri dari tiga bagian utama. Masing-
masing elemen/bagian mempunyai fungsi sebagai berikut :
1. Elemen pengindera.
Elemen ini berfungsi untuk merasakan besaran-besaran listrik, seperti arus, tegangan,
frekuensi, dan sebagainya tergantung relay yang dipergunakan. Pada bagian ini besaran
yang masuk akan dirasakan keadaannya, apakah keadaan yang diproteksi itu mendapatkan
gangguan atau dalam keadaan normal, untuk selanjutnya besaran tersebut dikirimkan ke
elemen pembanding.
2. Elemen pembanding.
Elemen ini berfungsi menerima besaran setelah terlebih dahulu besaran itu diterima
oleh elemen oleh elemen pengindera untuk membandingkan besaran listrik pada saat
keadaan normal dengan besaran arus kerja relay.
3. Elemen pengukur/penentu.
Sistem Pentanahan dan Proteksi 8
Elemen ini berfungsi untuk mengadakan perubahan secara cepat pada besaran ukurnya
dan akan segera memberikan isyarat untuk membuka PMT atau memberikan sinyal.
Transformator arus ( CT ) berfungsi sebagai alat pengindera yang merasakan apakah
keadaan yang diproteksi dalam keadaan normal atau mendapat gangguan. Sebagai alat
pembanding sekaligus alat pengukur adalah relay, yang bekerja setelah mendapatkan
besaran dari alat pengindera dan membandingkan dengan besar arus penyetelan dari kerja
relay.
Apabila besaran tersebut tidak setimbang atau melebihi besar arus penyetelannya,
maka kumparan relay akan bekerja menarik kontak dengan cepat atau dengan waktu tunda
dan memberikan perintah pada kumparan penjatuh (trip-coil) untuk bekerja melepas PMT.
Sebagai sumber energi penggerak adalah sumber arus searah atau baterai.
2.3.1.3 Syarat-syarat Relay Proteksi
Dalam perencanaan sistem proteksi, maka untuk mendapatkan suatu sistem proteksi
yang baik diperlukan persyaratan-persyaratan sebagai berikut :
1. Sensitif.
Suatu relay proteksi bertugas mengamankan suatu alat atau suatu bagian tertentu dari
suatu sisitem tenaga listrik, alat atau bagian sisitem yang termasuk dalam jangkauan
pengamanannya. Relay proteksi mendeteksi adanya gangguan yang terjadi di daerah
pengamanannya dan harus cukup sensitif untuk mendeteksi gangguan tersebut dengan
rangsangan minimum dan bila perlu hanya mentripkan pemutus tenaga (PMT) untuk
memisahkan bagian sistem yang terganggu, sedangkan bagian sistem yang sehat dalam hal
ini tidak boleh terbuka.
2. Selektif.
Selektivitas dari relay proteksi adalah suatu kualitas kecermatan pemilihan dalam
mengadakan pengamanan. Bagian yang terbuka dari suatu sistem oleh karena terjadinya
gangguan harus sekecil mungkin, sehingga daerah yang terputus menjadi lebih kecil. Relay
proteksi hanya akan bekerja selama kondisi tidak normal atau gangguan yang terjadi
didaerah pengamanannya dan tidak akan bekerja pada kondisi normal atau pada keadaan
gangguan yang terjadi diluar daerah pengamanannya.
3. Cepat.
Sistem Pentanahan dan Proteksi 9
Makin cepat relay proteksi bekerja, tidak hanya dapat memperkecil kemungkinan
akibat gangguan, tetapi dapat memperkecil kemungkinan meluasnya akibat yang
ditimbulkan oleh gangguan.
4. Handal.
Dalam keadaan normal atau sistem yang tidak pernah terganggu relay proteksi tidak
bekerja selama berbulan-bulan mungkin bertahun-tahun, tetapi relay proteksi bila
diperlukan harus dan pasti dapat bekerja, sebab apabila relay gagal bekerja dapat
mengakibatkan kerusakan yang lebih parah pda peralatan yang diamankan atau
mengakibatkan bekerjanya relay lain sehingga daerah itu mengalami pemadaman yang
lebih luas. Untuk tetap menjaga keandalannya, maka relay proteksi harus dilakukan
pengujian secara periodik.
5. Ekonomis.
Dengan biaya yang sekecilnya-kecilnya diharapkan relay proteksi mempunyai
kemampuan pengamanan yang sebesar-besarnya.
6. Sederhana.
Perangkat relay proteksi disyaratkan mempunyai bentuk yang sederhana dan fleksibel.
2.3.1.4 Karakteristik Waktu Kerja Relay Proteksi
1. Relay arus lebih seketika (instanstaneous over current relay)
Relay arus lebih dengan karakteristik waktu kerja seketika ialah jika jangka waktu
relay mulai saat relai arusnya pick up (kerja) sampai selesainya kerja relai sangat singkat
(20-100 ms), yaitu tanpa penundaan waktu. Relay ini pada umumnya dikombinasikan
dengan relai arus lebih dengan karakteristik waktu tertentu (definite time) atau waktu
terbalik (inverse time) dan hanya dalam beberapa hal berdiri sendiri secara khusus.
2. Relai arus lebih dengan karakteristik waktu tertentu (Definite time over current relay)
Relay arus lebih dengan karakteristik waktu tertentu ialah jika jangka waktu mulai
relay arus pick up sampai selesainya kerja relai diperpanjang dengan nilai tertentu dan
tidak tergantung dari besarnya arus yang menggerakan. Relay ini bekerja berdasarkan
waktu tunda yang telah ditentukan sebelumnya dan tidak tergantung pada perbedaan
besarnya arus.
3. Relay arus lebih dengan karakteristik waktu terbalik (Inverse time over current relay)
Sistem Pentanahan dan Proteksi 10
Relay dangan karakteristik waktu terbalik adalah jika jangka waktu mulai relay arus
pick up sampai selesainya kerja diperpanjang dengan besarnya nilai yang berbanding
terbalik dengan arus yang menggerakkan. Relay ini bekerja dengan waktu operasi
berbanding terbalik terhadap besarnya arus yang terukur oleh relai. Relay ini mempunyai
karakteristik kerja yang dipengaruhi baik oleh waktu maupun arus.
4. Inverse Definite Time Relay
Relay ini mempunyai karakteristik kerja berdasarkan kombinasi antara relai invers dan
relay definite. Relay ini akan bekerja secara definite bila arus gangguannya besar dan
bekerja secara inverse jika arus gangguannya kecil.
Sistem proteksi memiliki komponen utama yaitu Relay, jenis-jenis relay ini dapat di
gunakan pada system pembangkitan, transmisi tenaga listrik, system distribusi dll.
2.3.1.5 Jenis-jenis Relay Proteksi
Adapun jenis-jenisnya adalah sbb :
No Nama Relay Fungsi Relay
1 Relay jarak (distance relay)Untuk mendeteksi gangguan 2 fasa atau 3 fasa di muka generator sampai batas
jangkauannya.
2 Relay periksa sinkronPengaman Bantu generator untuk
mendeteksi persaratan sinkronisasi (parallel).
3Relay tegangan kurang (under
voltage relay)
Mendeteksi turunnya tegangan sampai dibawah harga yang di izinkan (relay ini bekerja apabila sebelum rele loss of field
bekerja)
4Relay daya balik (reverse power
relay)
Untuk mendeteksi daya balik, sehingga mencegah generator bekerja sebagai
motor.
5 Relay kehilangan medan penguatUntuk mendeteksi kehilangan medan
penguat generator.
No Nama Relay Fungsi Relay
6 Relay fasa urutan negatif
Untuk mendeteksi arus urutan negatif yang disebabkan oleh beban tidak
seimbang pada batas-batas yang tidak diizinkan
7 Relay arus lebih seketika (over current relay instanteneous)
Untuk mendeteksi besaran arus yang melebihi batas yang ditentukan dalam
Sistem Pentanahan dan Proteksi 11
waktu seketika.
8Relay arus lebih dengan waktu tunda (time over current relay)
Untuk mendeteksi besaran arus yang melebihi batas dalam waktu yang
diizinkan.
9Relay penguat lebih (over
excitation relay)Untuk mendeteksi penguat lebih pada
generator.
10 Relay tegangan lebih
1. bila terpasang di titik netral generator atau trafo tegangan yang di hubungkan
segitiga terbuka untuk mendeteksi gangguan stator hubungan tanah.
2. bila terpasang pada terminal generator untuk mendeteksi tegangan lebih.
11Relay keseimbangan tegangan
(voltage balanced relay)
Untuk mendeteksi hilangnya tegangan dari trafo tegangan pengatur tegtangan
otomatis (AVR dan relay).12 Relay waktu (time delay) Untuk memperlambat waktu.
13Relay stator gangguan tanah (stator
ground fault relay)
Untuk mendeteksi kondisi a sinkron pada generator yang sudah paralel
dengan sistem.
14Relay kehilangan sinkronisasi (out
of step relay)
Untuk mendeteksi kondisi a sinkron pada generator yang sudah paralel
dengan sistem.
15 Relay pengunci (lock out relay)
Untuk menerima signal trip dari relay-relay proteksi dan kemudian meneruskan signal trip ke PMT, alarm dan peralatan
lain serta mengunci.
16 Relay frekuensi (frecuency relay)Mendeteksi besaran frekuensi
rendah/lebih di luar harga yang diizinkan.
17Relay diferensial (differential
relay)Untuk mendeteksi gangguan hubungan singkat pada daerah yang diamankan.
2.3.2 Relay Regulasi
Relay ini beroperasi pada keadaan sistem yang normal, apabila terjadi gangguan maka
sistem ini tidak akan bekerja. Relay ini berfungsi sebagai pengatur suatu besaran elektrik.
Relay ini biasanya diterapkan sebagai tap changer pada trafo dan voltage regulator pada
pembangkit, untuk mengontrol tegangan pada beban yang berubah ubah.
2.3.3 Relay reclosing, pengecek sinkronisasi, sinkronisasi
Relay ini biasanya digunakan sebagai pengenergize atau pemulih saluran agar
beroprasi kembali setelah terjadinya gangguan, dan interkoneksi peralatan yang
preenergize pada sistem
Sistem Pentanahan dan Proteksi 12
2.3.4 Relay monitoring
Relay ini digunakan untuk mengetahui kondisi suatu sistem daya ataupun keadaan
sistem proteksi. Pada sistem, relay ini berfungsi untuk memonitor keadaan rangkaian, dan
alarm. Contoh relay ini adalah relay arah, pendeteksi gangguan, pengecek tegangan dimana
relay ini hanya mensensor gangguan pada sistem daya secara tidak langsung.
2.3.5 Relay Auxiliary
Relay ini digunakan di hamper semua sistem proteksi dengan tujuan yang berbeda
beda. Pada dasarnya relay ini dikategorikan menjadi 2 yaitu contact multiplication dan
pengisolasi rangkaian
2.4 Pengklasifikasian lain
Di atas telah dibahas pengklasifikasian relay berdasarkan fungsinya. Dalam sistem
daya elektrik terdapat banyak jenis relay yang digunakan, selain berbeda fungsi terdapat
relay yang masukannya berbeda, prinsip kerjanya, dan karakteristik performanya.
1. Relay berdasarkan masukannya diklasifikasikan menjadi :
- Relay arus
- Relay tegangan
- Relay daya
- Relay frekuensi
- Relay suhu
2. Relay berdasarkan prinsip kerjanya diklasifikasikan menjadi :
- Relay elektromekanis
- Relay solid state
- Relay digital
- Relay percentage differential
- Relay multi restraint
- Relay product unit
3. Relay berdasarkan karakteristik performanya diklasifikasikan menjadi :
- Relay jarak
Sistem Pentanahan dan Proteksi 13
- Relay reaktansi
- Relay arah arus lebih
- Relay fasa
- Relay ground
- Relay cepat
- Relay lambat
- Relay arus lebih
- Relay undervoltage
- Relay overvoltage
- Relay pembanding fasa
- Dll
BAB IIIPENUTUP
Sistem Pentanahan dan Proteksi 14
3.1 Kesimpulan
Dari penjelasan di atas maka dapat disimpulkan bahwa Relay adalah suatu alat yang
bekerja secara otomatis untuk mengatur /memasukan suatu rangkaian listrik (rangkaian trip
atau alarm) akibat adanya perubahan lain. Perangkat relay proteksi dibagi dalam beberapa
elemen diantaranya adalah elemen pegindraan, elemen pembanding, elemen pengukur atau
eleme penentu.
Relay proteksi yang baik adalah relay yang telah memenuhi beberapa syarat relay
proteksi, adapun syarat itu diantaranya adalah, sesnsitif, selektif, handal, cepat, lebih
ekonomis, sederhana. Sederhana disini maksudnya adalah sederhana dari segi teknik
pemasangan dan pengoperasiannya. Adapaun jenis-jenis dari relay proteksi ini diantaranya
adalah Relay jarak (distance relay), Relay periksa sinkron, Relay tegangan kurang (under
voltage relay), Relay daya balik (reverse power relay), Relay kehilangan medan penguat,
Relay fasa urutan negative, Relay arus lebih seketika (over current relay instanteneous),
Relay arus lebih dengan waktu tunda (time over current relay), Relay penguat lebih (over
excitation relay), Relay tegangan lebih , Relay waktu (time delay) (voltage balanced
relay), Relay stator gangguan tanah (stator ground fault relay), Relay kehilangan
sinkronisasi.
Sistem Pentanahan dan Proteksi 15
DAFTAR PUSTAKA
http://smart-chameleon.blogspot.com/2013/11/Cara-Kerja-Dan-Kegunaan-Komponen-
Elektronika-Relay.html
Sutrisno. (2000). Sistem Proteksi Tenaga Listrik. Bandung: Institut Teknologi
Bandung Press.
Thomas J. Domin & J. Lewis Blackburn (2007). Protective Relaying: CRC Press
Sistem Pentanahan dan Proteksi 16
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR...........................................................................................................2
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang.........................................................................................................3
BAB II PEMBAHASAN
2.1 Pengertian Relay secara umum...............................................................................4
2.2 Prinsip Kerja Relay dan Fungsi Secara Umum.......................................................4
2.3 Pengklasifikasian Relay...........................................................................................7
2.3.1 Relay Proteksi......................................................................................................7
2.3.1.1 Pengertian Relai Proteksi.....................................................................................7
2.3.1.2 Perangkat Sistem Proteksi...................................................................................7
2.3.1.3 Syarat-syarat Relai Proteksi.................................................................................8
2.3.1.4 Karakteristik Waktu Kerja Relai Proteksi...........................................................9
2.3.1.5 Jenis-jenis Relay Proteksi..................................................................................10
2.3.2 Relay Regulasi...................................................................................................11
2.3.3 Relay reclosing, pengecek sinkronisasi, sinkronisasi........................................12
2.3.4 Relay monitoring...............................................................................................12
2.3.5 Relay Auxiliary..................................................................................................12
2.4 Pengklasifikasian lain............................................................................................12
BAB III PENUTUP
3.1 Kesimpulan............................................................................................................14
DAFTAR PUSTAKA..........................................................................................................15
Sistem Pentanahan dan Proteksi 17