RELE ARUS LEBIH / OVER CURRENT RELAY (OCR)

Rele ini bekerja dengan membaca input berupa besaran arus kemudian membandingankan dengan nilai setting, apabila nilai arus yang terbaca oleh rele melebihi nilai setting, maka rele akan mengirim perintah trip (lepas) kepada Pemutus Tenaga (PMT) atau Circuit Breaker (CB) setelah tunda waktu yang diterapkan pada setting.

Rele arus lebih – OCR memproteksi instalasi listrik terhadap gangguan antar fasa. Sedangkan untuk memproteki terhadap gangguan fasa tanah digunakan rele Rele Arus Gangguan tanah atau Ground Fault Relay (GFR). Prinsip kerja GFR sama dengan OCR, yang membedakan hanyalah pda fungsi dan elemen sensor arus. OCR biasanya memiliki 2 atau 3 sensor arus (untuk 2 atau 3 fasa) sedangkan GFR ahnya memiliki satu sensor arus (satu fasa ).
Waktu kerja rele OCr maupun GFR tergantung nilai setting dan karakteristik waktunya (lihat posting saya mengenai hal ini disini). Elemen tunda waktu pada rele ini pada 2, yaitu elemen low set dan elemen high set. elemen low set bekerja ketika terjadi gangguan dengan arus hubungsingkat yang relatif kecil, sedangkan elemen high set bkerja ketika terjadi gangguan dengan arus hubung singkat yang cukup besar.

Gambar grafik karakteristik waktu tunda rele OCR

pada gamabr diatas, elemen low set disetting dengan menggunakan karakteristik inverse. Sedangkan elemen high set menggunakan karateristik definite. Pembantukan kurva waktu tunda rele dimaksudkan agar ketika terjadi gangguan dengan arus hubung singkat yang cukup besar (dalam grafik di atas ketika terjadi gangguan dengan arus > 2400A) maka rele akan segera memerintahkan Pemutus tenaga (PMT) untuk trip.
Rele OCR dan GFR dipasang sebagai alat proteksi motor, trafo, penghantar transmisi, dan penyulang.  Posting kali ini menulsi tentang OCRdan GFR sebagai proteksi trafo dan penyulang. Sebagai alat proteksi maka penggunaa rele harus memenuhi persyaratan proteksi yaitu : cepat, selektif, serta handal. Rele harus disetting sedemikian rupa sehingga dapat bekerja secepat mungkin dan meminimalkan bagian dari sistem yang harus padam. Hal ini diterapkan dengan cara mengatur waktu kerja rele agar bekerja lambat ketika terjadi arus gangguan kecil, dan bekerja semakin cepat apabila arus gangguan semakin besar, hal ini disebut karakteristik inverse. Karakteristik inverse dibedakan menjadi 4 seperti yang saya tulis dalam posting saya terdahulu, yaitu SI-VI-EI-LTI.

Gambar koordinasi waktu kerja rele

pada gamabr diatas, terlihat bahwa rele yang berada dipangkal berfungsi sebagai pengaman cadangan bagi rele yang berada didepannya. semakin jauh letak gangguan dari pangkal, maka arus gangguan akan semakin kecil, maka rele di pangkal akan bekerja lebih lama dari pada rele yang di depannya ketika terjadi gangguan yang berada di ujung. Oleh karena itu disusun aturan penyetaln rele OCR

kaidah setting ocr trafo dan penyulang

kaidah setting gfr trafo dan penyulang

Cara menghitung setting OCR GFR adalah sebagai berikut:

1. hitung arus hubung singkat satu fasa dan tiga fasa pada pangkal segmen  dan di ujung segmen yang diproteksi
2. tentukan waktu kerja rele ketika terjadi gangguan di ujung segmen
3. tentukan setelan arus rele berdasarkan tabel di atas
4. tentukan karakteristik waktu (SI-VI-EI-LTI)
5. hitung td berdasarkan rumus yang sesuai dengan karakteristiknya.

Contoh :
arus gangguan di pangkal : 5000A (gangguan 3 fasa)
arus gangguan di ujung : 2000A (gangguan 3 fasa)
CCC (kemampuan hantar konduktor) : 645A
Arus nominal CT (trafo arus) : 500/5A -> primer 500A, sekunder 5A

1. arus hubung singkat sudah tersedia
2. waktu kerja rele ketika terjadi gangguan di ujung kita tentukan 1 detik
3. setelan arus dipakai 1.1 x 500A = 550A (karena In CT < CCC)
4. karakteristik SI
5. menghitung td
   td = [(Ihs di ujung/Iset rele)^0.02 - 1] / o.14
   td = [(3000/550)^0.02 - 1]/0.04
   td = 0.246
6. cek waktu kerja rele ketika terjadi gangguan di pangkal
   T = 0.14 x td / [(Ihs di pangkal/Iset rele)^0.02 - 1]
   T = 0.14 x 0.246 / [(5000/550)^0.02 -1]
   T = 0.76 detik

terlihat bahwa waktu kerja rele ketika terjadi gangguan dipangkal lebih cepat daripada ketika terjadi gangguan diujung. Apapbila waktu yang kita peroleh pada langkah 6 dirasa masih terlalu lama, maka kita bisa mempercepat dengan cara mengaktifkan elemen high set.
Misalkan contoh diatas merupakan penyulang 20 kV dari trafo daya 30 MVA dengan impedansi Z = 12.5%

1. hitung arus nominal trafo
   Ihs maks = MVAtrafo / (Vp-p x 1.732)
   Ihs maks = 30MVA / (20 kV x 1.732)
   Ihs maks = 0.866 kA = 866 A
2. hitung settting elemen high set
   Iset high = 0.5 x (Ihs maks/Z)
   Iset high = 0.5 x (866/0.125)
   Iset high = 3464 A
3. tentukan setting waktu high set
   t high = 0 detik

Dengan diaktifkanya elemen high set maka rele akan bekerja isntan (0 detik) ketika terjadi gangguan di pangkal, karena arus hubung singkat gangguan dipangkal (5000A) lebih besar dari Iset high (3464A).

Sumber: https://budi54n.wordpress.com/2009/07/07/rele-arus-lebih-over-current-relay-ocr/

Kalkulasi tegangan jatuh listrik

Dunia Listrik  

Apa arti praktis kalkulasi tegangan jatuh listrik bagi seorang perencana listrik ketenagaan? Kalkulasi ini adalah sama artinya dengan perencanaan ukuran-ukuran kabel daya dan sistem proteksi listrik ketenagaan yang aman suatu bangunan atau utilitas plant. Contohnya jika seorang insinyur listrik diminta untuk merancang ukuran kabel 3-fasa untuk suatu pompa submersible listrik 150 HP, 380 V yang akan digunakan sebagai pompa banjir( katakan banjir lumpur Porong Sidoarjo). Pompa tersebut berjarak 125 meter dari sumber listriknya(atau panel induknya), berapa ukuran kabel yang aman, tidak panas tetapi ekonomis, kemudian berapa ukuran rating pemutus tenaga (Circuit Breaker atau Fuse) agar dapat memproteksi kabel secara aman terhadap beban lebih.

Seorang mahasiswa calon insinyur atau ahli madya yang serius belajar disiplin ilmunya seharusnya menguasai program spread-sheet excel sehingga kalkulasi kelistrikan secara umum akan lebih cepat difahami, dilatih, dan diingat terus sebagai pegangan bagi seorang praktisi listrik ketenagaan. Karena variabel-variabel ukuran kabel yang banyak, dan pembebanan arus yang juga bervariasi tergantung dari kebutuhan beban listrik, maka menggunakan program excel adalah merupakan keharusan. Berikut ini bentuk formulasi dasar tegangan jatuh dalam bentuk format excel/ppt yang dapat dikembangkan lebih jauh untuk aplikasi yang berbeda.

Kalkulasi tegangan jatuh listrik sebenarnya berdasarkan hukum Ohm kemudian ditambahkan faktor reaktansi (induktif atau kapasitif) dan faktor daya, maka formulasinya untuk aplikasi tegangan rendah sampai tegangan menengah 20 KV dapat ditulis sbb :

Tegangan jatuh = 1.732*R*I*cos f + 1.732*X*I*sin f

dimana 1.732 adalah hasil akar 3 ( beban 3-fasa), I adalah arus beban, R adalah resistansi arus bolak-balik AC ( bukan arus searah DC) , X adalah reaktansi induktif, dan cos f adalah faktor daya.

Kemudian data-data resistansi kabel dapat dicari dari buku katalog spesifikasi kabel seperti Supreme, Kabel Metal, Kabelindo, Tranka, Voksel yang bisa diminta langsung ke fabrikannya atau produk luar negeri untuk industri perminyakan seperti Pirelli atau Okonite. Data resistansi kabel pada umumnya disajikan dalam bentuk satuan Ohm per-kilometer sebagai resistansi arus searah DC, artinya resistansi terbaca jika kita mengukur dengan alat ukur Ohm-meter. Yang kita perlukan adalah resistansi AC (arus bolak-balik), kalau ditampilkan resistansi AC pada suhu 90 derajat Celsius maka resistansinya menjadi lebih besar. Umumnya suhu inti konduktor kabel yang diizinkan adalah 70 derajat Celsius, jadi resistansinya lebih kecil dari tabel.

Rumus tegangan jatuh diatas dapat diaplikasikan untuk arus searah DC maka faktor daya = 1 sehingga formulasinya untuk kabel 2 jalur adalah Tegangan jatuh = 2*R*I dimana R adalah resistansi DC ( hasil pengukuran alat Ohm-meter) dan I adalah arus searah DC.

Berapa jatuh tegangan kerja yang diizinkan. Jika tegangan rumah 220 Volt dan misalnya kita menerima dari sumber PLN hanya 200 Volt berari jatuh tegangan 10%, maka hal ini akan mengganggu performance motor listrik mesin pendingin (Air Conditioner atau Kulkas) atau pompa air. Jatuh tegangan maksimum 5% dari sumber ke beban konsumen masih dapat diterima sistem (misalnya sumber 400 Volt dan kita sebagai konsumen menerima tegangan kerja setelah dibebani sebesar 380 Volt), tetapi untuk perencanaan terkadang ada yang menetapkan 2,5 %, tergantung untuk aplikasi dimana dan semuanya akan mempengaruhi total biaya instalasi listrik.

Sebagai referensi online, pembaca dapat meng-click link-link situs Okonite atau General Electric untuk studi perbandingan aplikasi tegangan jatuh, tetapi ingat rating tegangan listrik Amerika berbeda dengan Indonesia, jadi kita harus mengkonversikan dahulu dan pula mereka menggunakan standar ukuran kabel AWG( lihat tabel konversi AWG dan mm2 dibawah). Silahkan pembaca melatih formulasi tegangan jatuh ini dengan excel dengan data dari berbagai sumber dan silahkan dikembangkan lebih jauh.

sumber: http://dunia-listrik.blogspot.com/2011/04/kalkulasi-tegangan-jatuh-listrik.html