Relai Diferensial : Rangkaian, Cara Kerja, Jenis & Aplikasinya

SEBUAH Menyampaikan adalah salah satu jenis saklar yang digunakan untuk menghidupkan atau mematikan perangkat berbasis arus tinggi dan tegangan tinggi dengan menggunakan sinyal. Relai diklasifikasikan ke dalam berbagai jenis seperti latching, reed, solid state, otomotif, penundaan waktu, relai diferensial, dll. Dalam proteksi sistem tenaga, berbagai jenis relay digunakan tetapi di antaranya, relai yang sangat sering digunakan untuk melindungi transformator, serta generator dari gangguan lokal, adalah relai diferensial. Relai ini sangat responsif terhadap gangguan yang terjadi pada zona proteksi namun kurang responsif terhadap gangguan yang terjadi di luar zona proteksi. Artikel ini memberikan informasi singkat tentang a relai diferensial – bekerja dengan aplikasi.

Apa itu Relai Diferensial?

Relai yang bekerja setelah perbedaan fasor untuk minimal dua atau lebih besaran listrik yang sama melebihi jumlah tetap dikenal sebagai relai diferensial. Umumnya, sebagian besar relai bekerja ketika kuantitas apa pun melampaui nilai tetap, namun relai ini bekerja berdasarkan perbedaan antara dua atau lebih kuantitas listrik yang sama.

Fungsi relai diferensial adalah untuk memberikan perlindungan berkecepatan tinggi, sensitif & selektif alami. Relai ini tidak akan memberikan keamanan untuk gangguan lilitan belokan ke belokan di dalam mesin dan transformator karena pertumbuhan kecil dalam arus yang dihasilkan oleh gangguan tersebut, yang tetap berada di bawah sensitivitas pikap relai.

Prinsip Kerja Relai Diferensial

Relai diferensial bekerja berdasarkan prinsip perbandingan antara sudut fasa & dua atau lebih besaran besaran listrik yang sama. Membandingkan dua besaran listrik ini dalam suatu rangkaian dengan relai diferensial sangat sederhana dalam penerapannya & tindakan positifnya.

Misalnya, dibandingkan dengan arus masuk & arus keluar dalam suatu saluran, jika arus yang sangat besar melewati saluran yang dilindungi dibandingkan dengan arus yang keluar darinya, maka arus tambahan harus disuplai dalam gangguan. Jadi, selisih kedua besaran listrik tersebut dapat mengontrol sebuah relai untuk memisahkan rangkaian.

Dalam kondisi operasi normal, arus masuk & keluar sama dalam fasa & besarnya sehingga relai tidak akan bekerja. Namun, jika ada kesalahan yang terjadi di dalam sistem, maka aliran arus ini tidak lagi setara dalam fasa & besarnya.

Jenis relai ini digunakan sedemikian rupa sehingga perbedaan antara pasokan arus masuk & keluar di seluruh kumparan operasi relai. Jadi, kumparan relai dapat diberi energi dalam kondisi gangguan karena berbagai besaran arus. Jadi, relay ini berfungsi & membuka pemutus arus untuk tersandung sirkuit.

Di atas rangkaian relai diferensial , ada dua trafo arus yang terhubung ke setiap permukaan trafo daya seperti satu CT terhubung di sisi primer dan yang lainnya terhubung di sisi sekunder PT ( transformator daya ). Relai ini hanya membandingkan aliran arus di kedua sisi. Jika ada ketidakseimbangan dalam aliran arus rangkaian maka relai ini cenderung beroperasi. Relai ini dapat berupa diferensial arus, keseimbangan tegangan & relai diferensial bias.

Jenis Relai Diferensial

Relai ini diklasifikasikan menjadi tiga jenis, diferensial arus, keseimbangan tegangan, dan relai diferensial persentase atau relai pancaran bias.

Relai Diferensial Saldo Arus

Relai diferensial ini bekerja setiap kali terjadi gangguan pada daerah yang dilindungi maka akan terjadi variasi arus masuk & keluar daerah tersebut. Jadi dengan membandingkan arus ini baik dalam fase atau besarnya atau keduanya, kita dapat mendeteksi kesalahan di dalam wilayah yang dilindungi. jika perbedaan mengalahkan nilai tetap maka relai ini membandingkan dua arus & mentransmisikan sinyal trip ke CB (pemutus sirkuit). Sambungan rangkaian proteksi relai diferensial untuk kondisi normal atau gangguan eksternal & selama gangguan internal ditunjukkan pada gambar berikut.

Kedua CT pada rangkaian di atas digunakan pada setiap ujung bagian yang akan dilindungi. Di antara kedua CT tersebut, kumparan relai hanya dihubungkan pada posisi ekipotensial sehingga tidak ada aliran arus di seluruh kumparan relai dalam kondisi normal. Sehingga malfungsi pada relay dapat dihindari.

Dalam kondisi gangguan normal & eksternal dari rangkaian di atas, aliran arus yang bergerak ke daerah yang dilindungi setara dengan aliran arus yang menjauh dari daerah yang dilindungi (I1 – I2 = 0). Oleh karena itu tidak ada aliran arus yang ada di seluruh koil relai. Jadi, tetap keluar dari layanan.

Demikian pula, dalam kasus gangguan internal dari gambar di atas, aliran arus ke daerah yang dilindungi berbeda dengan aliran arus yang meninggalkannya (I1 – I2 ≠ 0). Jadi perbedaan aliran arus ini dikenal sebagai arus sirkulasi yang diumpankan ke koil operasi relai & relai bekerja jika torsi operasi lebih tinggi dibandingkan dengan torsi penahan.

Relai Diferensial Keseimbangan Tegangan

Dua CT dalam relai diferensial keseimbangan tegangan hanya dihubungkan di sisi mana pun dari elemen yang akan dilindungi yaitu belitan alternator yang ditunjukkan pada gambar di atas. Jenis relai ini hanya membandingkan dua voltase baik dalam fasa atau besaran atau keduanya & itu membuat rangkaian relai trip jika perbedaannya melebihi nilai yang ditetapkan tetap.

Gulungan primer CT memiliki rasio arus yang serupa yang dihubungkan dengan kabel pilot secara seri. Kabel-kabel ini selalu terhubung hanya dengan menghubungkan dua ujung sirkuit seperti yang ditunjukkan pada gambar di atas & belitan sekunder CT dihubungkan ke koil operasi relai.

Pada rangkaian relai di atas, aliran arus pada kedua belitan utama CT akan sama pada kondisi operasi normal. Jadi ketika aliran arusnya sama, maka tegangan di dalam belitan sekunder akan sama. Jadi, tidak ada aliran arus dalam kumparan operasi relai.

Demikian pula dalam kondisi yang salah, perbedaan fasor akan ada dalam arus kumparan primer. Dengan demikian, ada perbedaan tegangan pada belitan kedua. Sekarang perbedaan fasor akan ada pada tegangan kumparan sekunder yang diumpankan ke kumparan operasi relai dan dihubungkan dengan gulungan sekunder secara seri. Karena itu, aliran arus akan ada di seluruh kumparan operasi relai.

Relai Diferensial Persentase

Diagram skematik relai diferensial persentase ditunjukkan di bawah ini yang juga dikenal sebagai a relai balok bias .

Susunan skematik persentase atau relai diferensial bias ditunjukkan di bawah ini. Sirkuit ini terutama mencakup dua kumparan seperti penahan & kumparan operasi. Di sini, kumparan operasi hanya dihubungkan ke titik pusat kumparan penahan.

Di sini, kumparan operasi menghasilkan torsi operasi sehingga relai beroperasi sedangkan kumparan penahan menghasilkan gaya bias atau torsi penahan yang cukup berlawanan dengan torsi operasi.
Relai ini beroperasi dengan arus diferensial yang mengalir di seluruh wilayah yang dilindungi. Setiap kali tidak ada kesalahan di dalam wilayah yang dilindungi atau ada kesalahan di luar wilayah yang dilindungi maka torsi penahan akan lebih tinggi dibandingkan dengan torsi operasi. Jadi ini akan membuat rangkaian perjalanan terbuka & dengan demikian relai tidak akan beroperasi.

Namun, jika ada kesalahan dalam wilayah yang dilindungi maka torsi operasi akan lebih tinggi dibandingkan dengan torsi penahan. Oleh karena itu, pancaran hanya menutup sirkuit trip sehingga menginisiasi sinyal trip melalui relai ke CB atau pemutus sirkuit.

Pada rangkaian ekuivalen di atas, arus diferensial di dalam kumparan operasi adalah i2 – i1 sedangkan kumparan penahan adalah i1 + i2/2 karena hubungan tengah kumparan operasi.

Jadi rasio i2 – i1 (arus operasi diferensial) terhadap (i1 + i2)/2 (arus penahan) selalu memiliki persentase tetap. Oleh karena itu, relai ini dikenal dengan a persentase relai diferensial . Untuk mengoperasikan relai ini, arus diferensial harus lebih tinggi dibandingkan dengan persentase tetap ini.

Keuntungan

Keuntungan relai diferensial antara lain sebagai berikut.

• Penanganan sinyal digital sepenuhnya dimungkinkan dengan mikroprosesor 16-bit.
• Ini adalah perlindungan paling signifikan dalam sistem tenaga.
• Akurasi pengukuran tinggi pada semua rentang pengaturan karena metode konversi analog-ke-digital 16-bit yang presisi.
• Ini sangat mudah beradaptasi dengan sistem alarm & gardu induk yang berbeda.
• Relai ini sangat responsif karena tidak dapat membedakan antara kesalahan kecil & beban berat.
• Relai ini menghindari malfungsi dalam jaringan.

Kekurangan

Kelemahan relai diferensial antara lain sebagai berikut.

• Keakuratan relai diferensial arus dalam aliran arus deras akan terpengaruh karena kapasitansi kabel pilot.
• Itu transformator arus dalam relai ini tidak dapat memiliki karakteristik atau peringkat yang serupa karena impedansi kabel pilot & kesalahan konstruksi. Jadi ini menyebabkan relai beroperasi secara tidak benar.
• Konstruksi relai tipe keseimbangan tegangan menjadi rumit untuk mencapai keseimbangan sempurna antara CT.
• Proteksi relai ini dapat digunakan secara efektif untuk saluran yang lebih pendek.

Aplikasi

Aplikasi relai diferensial antara lain sebagai berikut.

• Relai ini sangat sering digunakan untuk melindungi generator & trafo dari gangguan lokal.
• Biasanya, relai ini terutama digunakan untuk melindungi peralatan dari gangguan internal. Jadi, perlindungan harga Merz adalah salah satu jenis relai diferensial, yang digunakan untuk melindungi belitan stator alternator dari kesalahan dalam.
• Jenis relai ini melindungi belitan transformator.
• Ini sangat cocok untuk perlindungan barang-barang kompak dan juga peralatan sistem tenaga seperti bar bus, generator, reaktor, saluran transmisi, transformator, pengumpan, dll.

Jadi, ini semua tentang ikhtisar diferensial relai - bekerja dengan aplikasi. Relai diferensial harus memiliki minimal Dua atau lebih besaran listrik yang sama. Kuantitas ini harus mencakup perpindahan fasa untuk operasi relai. Berikut adalah pertanyaan untuk Anda, apa fungsi relay?