OVERVOLTAGE AND UNDERVOLTAGE TIME

1.      OVERVOLTAGE AND UNDERVOLTAGE TIME-LAG RELAY

1.1.TUJUAN PERCOBAAN

Setelah melakukan percobaan ini, mahasiswa diharapkan dapat :

1.      Menjelaskan perilaku tegangan lebih dan rele tegangan kurang terhadap keadaan tegangan lebih dan keadaan tegangan kurangt untuk setting-setting reletegangan lebih dan rele tegangan kurang terhadap keadaan tegangan lebih dan keadaan tegangan kurang untuk setting-setting rele yang bervariasi.

2.      Mengukur besaran penundaan (keterlambatan) waktu operasi rele

3.      Mengukur konversi daya rele

4.      Mengatur waktu operasi rele sesuai dengan yang diinginkan

5.      Mendemonstrasikan suatu pemutusan rangkaian dengan menggunakan rele tegangan lebih dan rele tegangan kurang pada suatu rangkaian yang mengalami keadaan tegangan lebih dan tegangan kurang

1.2.DASAR TEORI

Rele tegangan lebiha adalah rele yang bekerja untuk mendeteksi keadaan tegangan lebih. Apabila tegangan yang dikenakan kepada rele tegangan lebih besar dari nominalnya (settingnya) dan berlangsung dalam waktu yang melampaui batas waktu tertentu (lebih besar dari setting waktunya). Maka rele tegangan lebih akan beroperasi atau bekerja. Demikian juga halnya dengan rele tegangan kurang, yaitu bahwa rele akan beroperasi apabila tegangan yang dikenakan kepadanya kurang dari nilai tertentu (sesuai settingnya) dan berlangsung melampaui batas waktu tertentu (setting waktunya) maka rtele tegangan kurang akan beroperasi.

Rele tegangan lebih dan rele tagangan kurang yang digunakan dalam praktikum ini adalah rele jenis statis.  Rele ini adalah didesain untuk bekerja sebagai sebuah kombinasi rele tagangan lebih dan rele tegangan kurang tipe time lag untuk memonitoring sistem jaringan tiga fasa 380 Volt.

 

Rele ini dapat juga digunakan dalam range tegangan yang lain dengan menghubungkan ke sebuah transformator tegangan yang sesuai. Karena itu tidak diperlukan suatu sambungan ke titik netral. Rele ini dapat digunakan untuk sistem jaringan tiga fasa tiga kabel atau sistem jaringan tiga fasa 4 kawat.

Nilai-nilai tegangan operasi dari rele dapat di atur bervariasi dengan range 0,7 hingga o,95 Un untuk menentukan tegangan-tegangan kurang dan hingga dan range 1,05 hingga 1.3Un untuk menentukan tegangan-tegangan lebih.

LED terintregrasi warna putih akan segera menyala setelah tegangan jaringan dirasakan oleh rele. Keadaan-keadaan tegangan lebih atau tegangan kurang adalah masing-masing di tandai dengan lampu LED merah yang menyala.

Rele ini adalah dilengkapi dengan komponen waktu tunda, yang mana dapat diseting dengan range 0,5 detik hingga 5 detik. Rele ini mempunyai dua terminal keluaran yang bekerja secara terpisah. Keluaran untuk tegangan kurangdengan mengoprasikan ( rele K1, kontak-kontaknya berubah posisi 11, 12, 14 dan 21, 22, 24, ); dan keluaran untuk tegangan lebih untuk mengoprasikan (rele K2, kontak-kontaknya berubah posisi 31,32,34 dan 41,42,44). Konsumsi daya maksimum untuk rele ini adalah 6 VA (pada 1,3Un).

1.      LED untuk menunjukan keadaan tegangan lebih (merah)

2.      LED untuk menunjukan kondisi operasi dari rele (putih)

3.      LED  untuk menunjukan keadaan tegangan kurang (merah)

4.      Setiap waktu tunda

5.      Settting harga tegangan kurang

6.      Setting harga tegangan lebih

1.3 DAFTAR BAHAN DAN PERALATAN YANG DIPERLUKAN

a.      1 buah unit suplai fasa tiga dengan FCCB (Model. 726 75)

b.      1 buah modul power circuit breaker (Model. 745 561)

c.       1 buah transformator tiga fasa (Model. 745 50)

d.      1 buah resistiv load 1.0 (Model 733 10)

e.      1 buah stopclock (model. 313 031)

f.        1 buah rele Overvoltage and Undervoltage (Model. 745 18)

g.      1 buah moving iron meter 2,5 A (Model. 727 39)

h.      1 buah moving iron meter 600 V (Model 72  38)

i.        1 buah moving iron meter 100/400 V (Model. 500 59)

j.        1 sets of safety conecting leads, green/yellow (Model. 500 59)

k.       1 set of safety bridging plugs , black (Model. 500 59)

l.        1 set safety bridging plugs, green/yellow (Model. 500 591)

1.4 GAMBAR RANGKAIAN PERCOBAAN

	U	U
	303 031	745 18	I
726 75	745 561	745 50	733 10

Gambar 1.2

Susunan komponen untuk percobaan rele tegangan lebih dan rele tegangan kurang

 

Gambar 1.3 Diagram rangkaian untuk percobaan rele tegangan lebih dan rele tegangan kurang

 

Gambar 1.4

Diagram rangkaian untuk percobaan pengukuran pernaikan daya pada rele tegangan lebih dan rele tegangan kurang

 

Gambar 1.5

Diagram rangkaian untuk percobaan pengukuran waktu-waktu operasi dari rele serta mendemontrasikan fungsi rele tegangan lebih dan rele tegangan kurang

1.5. LANGKAH PERCOBAAN

1.1.5. Percobaan Rele Tegangan Kurang

1.      Susunlah komponen rangkaian percobaan seperti pada gambar 1.2

2.      2. Rangkailah rangkaian percobaan sesuai   dengan diagram rangkaian pada gambar 1.3

3.      Atur seting awal pada rele seperti berikut :

a.      Time delay : 0,5 s

b.      Undervoltage : 0,925

c.       overvoltage : 1,05

4.      Berikan harga Un-5% pada sisi sekunder pada trafotiga fasa

5.      Resistive load (Model.733 10) adalah digunakan sebagai beban. Nilai tahanan R mula-mula diatur sebesar 100%  agar pada saat unit suplai dihubungkan ke rangkaian, arus yang mengalir kerangkaian sangat kecil. (Dalam percobaan ini, arus yang mengalir pada rangkaian trafo tidak boleh 1,2A. Jika arus pada trafo lebih besar dari 1,2A, maka trafo akan mengalami beban lebih dan dapat menjadi rusak.

6.      Operasikan rangkaian dengan mengaktifkan modul power circuit-breaker

7.      Naikan harga arus secara lambat dengan mengurangi nilai tahanan R secara perlahan-lahan (lambat) sampai rele tegangan kurang beroprasi. Catatlah nilai tegangan operasi terukur rele, pada saat rele tegangan kurang beroprasi.

8.      Turunkan harga arus perlahan-lahan (lambat) dengan menaikan nilai tahanan R secara lambat sampai rele melepaskan kontaknya. Catatlah nilai tegangan pelepasan terukur rele, pada saat rele tegangan kurang melepaskan kontaknya.

9.      (perhatikan! Pengaturan nilai tahanan R secara lambat dalam percobaan ini adalah sangat diperlukan karena reaksi dari rele untuk beroprasi tertunda selama 0,5 detik).

10.  catat harga-harga tegangan seting, tegangan operasi dengan tegangan pelepasan (release) dari rele yang didapatkan pada langkah percobaan 6,7, dan 8, di atas, dan masukan pada tabel percobaan yg tersedia.

11.  Ulangi langkah percobaan 3 hingga langkah percobaan 9 di atas, untuk harga Un – 10% Time delay = 0,5 s;  Undervoltage = 0,89. Catat harga-harga seting rele, tegangan operasi rele dan tegangan pelepasan rele yang terukur dari percobaan tersebut.

                                      

                                                                  

1.5.2. Percobaan Rele Tegangan Lebih

1.      Susunlah komponen rangkaian percobaan seperti pada gambar 1.2

2.      Rangkailah rangkaian percobaan sesuai dengan diagram rangkaian pada gambar 1.3.

3.      Atur setting awal pada rele seperti berikut ini :

a.      Time delay : 0,5 s

b.      Undervoltage : 0,925

c.       Overvoltage : 1,05

4.      Berikan harga Un + 5% pada sisi sekunder trafo tiga fasa.

5.      Mula-mula tetapkan nilai tahanan beban R kira-kira sebesar 15%-20% dari harga maksimumnya.

6.      Operasikan rangakaian percobaan dengan mengaktifkan modul power circuit-breaker.

7.      kurangi nilai arus dalam rangkaian secara lambat dengan cara memperbesar dengan nilai tahanan beban R secara lambat sampai rele tegangan telih beroprasi. Catatlah nilai tegangan operasi terukur rele, pada saat rele tegangan lebih beroprasi.

8.      Naikan harga arus secara perlahan-lahan (lambat) dengan menurunkan nilai tahanan R secara lambat sampai rele melepaskan kontaknya. Catatlah nilai tegangan pelepasan terukur rele, pada saat rele tegangan lebih melepaskan kontaknya.

2.      (perhatikan! Sama seperti percobaan rele tegangan kurang, pengaturan nilai tahanan R secara lambat dalam percobaan ini adalah sangat diperlukan karana reaksi dari rele beroprasi tertunda selama 0,5 detik).

9.      Catat harga-harga tegangan seting, tegangan operasi dan tegangan pelepasan (release) dari rele yang didapatkan pada langkah percobaan 6,7, dan 8 di atas, dan masukan pada tabel percobaan yang disediakan.

10.  Ulangi langkah percobaan hingga langkah percobaan 9 di atas, untuk harga Un + 5%; Time delay = 0,5 s; Overvoltage = 1,07. Catat harga-harga seting rele, tegangan operasi rele dan tegangan pelepasan rele yang terukur dari percobaan tersebut.

1.5.3. Pengukuran Pemakaian Daya Oleh Rele Tegangan Lebih dan Rele Tegangan Kurang.

1.      Untuk percobaan pengukuran pemakaian daya oleh rele tegangan lebih dan kurang, rangkailah rangkaian percobaan sesuai dengan diagramrangkaian pada gambar 1.4.

2.      Operasikan rele pada harga tegangan nominal dengan cara menetapkan harga Un pada sisi sekunder dari trafo tiga fasa.

3.      Tentukanbesarnya daya yang digunakan oleh rele pada saat  rele beroprasi dengan cara mengukur harga arus yang mengalir ke rele dan harga tegangan terminal rele.

4.      Lakukanlah pengukuran pemakaian daya oleh rele untuk rele tegangan kurang dan untuk rele tegangan lebih.

1.5.4. Percobaan Mendemonstrasikan Suatu pemutusan Rangkaian Dengan Menggunakan `        Rele Tegangan Kurang dan Rele Tegangan Lebih.

1.      Untuk melakukan percobaan demonstrasi pemutusan rangkaian oleh rele dan untuk mengukur pengaturan waktu-waktu operasi rele, rangkaian rangkaian percobaan sesuai dengan diagram rangkaian pada gambar 1.5.

2.      Aturlah harga tegangan yang masuk ke rele dan juga seting-seting yang diberikan pada rele sedemikian rupa sehinga pada saat rangkaian percobaan diaktifkan, maka rangkaian dalam keadaan tegangan lebih atau dalam keadaaan tegangan lebih atau dalam keadaan tegangan kurang. Gunakan hasil percobaan pada langkah percobaan 1.5.1 dan 1.5.2 untuk membuat kondisi rangkaian yang dimaksut.

3.      Operasikan rangkaian percobaan dengan mengaktipkan modul power circuit-breaker . Stoplock akan beroprasi secara langsung bersamaan dengan beroprasinya rangkaian percobaan dan kemudian rele tegangan lebih atau rele tegangan kurangakan beroprasi secara otomatisdan memutuskan rangkaian sebagai akibat adanya keadan lebih atau keadaan tegangan kurang tersebut . (Operasi pemutusan rangkaian oleh circuit breaker dalam hal inidisebapkanoleh bekerjanya rele tegangan lebih atau rele tegangan kurang).

4.      Catatlah harga-harga waktu pemutusan rele yang dihitung oleh stopclock. Lakukan   percobaan untuk    setting waktu perasi rele : 0,5s; 1s; 2 s; 3 s; 4 s; dan 5 s, untuk rele tegangan kurang dan untuk rele tegangan lebih. Jangan lupa untuk me-reset stopclock dengan menekan tombol “reset”, setelah setiap kali melakukan pengukuran.

1.6.   DATA PERCOBAAN

1.6.1.Percobaan Rele Tegangan Kurang

Tabel 1.1 Data Operasi Rele Tegangan Kurang Dengan UN – 5%

Setting Rele Tegangan Kurang	0,925
Nilai Tegangan Operasi Terukur (V)	305
Nilai Tegangan Pelepasan Terukur (V)	315

Tabel 1.2 Data Operasi Rele Tegangan Kurang Dengan UN – 10%

Setting Rele Tegangan Kurang	0,89
Nilai Tegangan Operasi Terukur (V)	290
Nilai Tegangan Pelepasan Terukur (V)	300

1.6.2.Percobaan Rele Tegangan Lebih

Tabel 1.3 Data Operasi Rele Tegangan Lebih Dengan UN + 5%

Setting Rele Tegangan Kurang
Nilai Tegangan Operasi Terukur (V)
Nilai Tegangan Pelepasan Terukur (V)

Tabel 1.4 Data Operasi Rele Tegangan Lebih Dengan UN + 5%

Setting Rele Tegangan Kurang
Nilai Tegangan Operasi Terukur (V)
Nilai Tegangan Pelepasan Terukur (V)

1.6.3.Percobaan Pengukuran Pemakaian Daya Oleh Rele

Tabel 1.5 Data Pengukuran Pemakaian Daya Rele Tegangan Kurang

U(V)	I(mA)	S(VA)
310	3.02	0.936

Tabel 1.6 Data Pengukuran Pemakaian Daya Rele Tegangan Lebih

U(V)	I(mA)	S(VA)

IV.        JAWABAN PERTANYAAN

1.            Hitunglah nilai reset rasio untuk rele tegangan kurang dan rele tegangan lebih berdasarkan data pengukuran yang anda peroleh pada Tabel 1.1 Sampai dengan Tabel 1.4.

Jawaban :

·         Tabel 1.1 Rele Tegangan Kurang dengan UN – 5 % , Pengaturan harga operasi 0,925

Reset Ratio = Nilai Tegangan Operasi

·            Tabel 1.2 Tegangan Kurang dengan UN – 10 % , Pengatutan harga operasi 0,89.

Reset Ratio = Nilai Tegangan Operasi 

2. Buat analisa saudara mengenai data hasil pengukuran dalam tanel 1.1 sampai dengan table 1.4

Jawaban :

            Tabel 1.1 dan 1.2 Rele Tegangan Kurang.

Pada percobaan rele tegangan kurang dengan UN -5% dengan setting rele Undervoltage sebesar 0,94. di dapatkan bahwa rele bekerja pada tegangan 305 Volt dan tegangan pelepasan terukur bekerja pada 315 Volt dan pada UN -10% dengan setting rele Undervoltage 0,89, rele bekerja pada tegangan operasi terukur 290 Volt, sedangkan nilai pelepasan tegangan terukur bekerja pada tegangan 300 Volt.

3. Buatlah analisa saudara untuk percobaan langkah 1.5.3 dan untuk percobaan langkah 1.5.4

Jawaban :

Pada data percobaan penggukuran pemakaian daya rele tegangan kurang di dapatkan tegangan kerja rele sebesar 310 volt, Arus sebesar 3,02 mA, dan daya semu sebesar 0.936 VA, sedangakan pada percobaan pengukuran pemakaian daya rele tegangan lebih tidak dapat didapatkan dikarenakan relay yang digunakan saat praktikum mengalami kerusakan.

4.         Sebutkan dan Jelaskan aplikasi rele tegangan kurang dan rele tegangan lebih.

Jawaban :

Aplikasi Relay Tegangan Lebih

v  Sebagai pengaman Overspeed pada generator.

§  Pengaman tegangan lebih dianjurkan untuk diterapkan pada generator yang digerakkan oleh tenaga air di mana permasalahan utamanya adalah terjadinya kecepatan lebih (over speed) sebagai akibat terlepasnya beban besar secara mendadak. Tegangan lebih dapat juga disebabkan oleh kerusakan pada pengatur tegangan otomatis (AVR). Rele tegangan lebih dapat dipasang dengan menyisipkan tahanan pada penguat atau pada rangkaian medan generator untuk mengoperasikan alarm atau menghentikan operasi mesin yang sesuai dengan persyaratan yang telah ditentukan

v  Sebagai pengaman Peralatan Listrik yang terhubung dengan rangkaian pemutus (Circuit Breaker / CB).

§  Output dari Relay Over voltage dapat dihubungkan pada rangkaian pemutus (circuit breaker/CB) untuk memutuskan aliran listrik jika terjadi gangguan tegangan lebih. Dengan demikian kerusakan pada peralatan listrik dapat dihindari. Jadi jika sumber listrik mengalami gangguan maka hubungan antara sumber listrik dan peralatan listrik yang di supplay-nya . tersebut akan diputus.

v  Sebagai pengaman gangguan fasa ke tanah stator generator, dimana titik netral generator ditanahkan lewat Trafo Distribusi.

§  Fungsi Relay overvoltage adalah untuk mengatasi adanya tegangan lebih pada generator. Tegangan yang berlebih yang melampaui dari batas maksimum yang diijinkan dapat menyebabkan kerusakan isolasi dari belitan stator dan berakibat pada hubung singkat antara belitan. Sehingga penggunaan relay overvoltage sangat diperlukan untuk pengaman gangguan fasa ke tanah stator generator,

Aplikasi Relay Tegangan Kurang

1.            Berfungsi mencegah starting motor bila suplai tegangan turun. Jadi  Apabila besaran tegangan yang dideteksi Kurang dari batas harga penyetelan, maka rele akan memberikan sinyal start pada timer untuk mulai menghitung waktu sesuai waktu tunda. Setelah melampaui waktu tunda tersebut, rele akan memberikan sinyal trip (lampu indicator U< menyala)  dan PMT akan trip untuk mengisolasi gangguan yang terjadi dan Dapat mencegah kerusakan pada peralatan listrik, terutama pada mesin listrik yang bergerak..

a.    Dalam pengaman sistem dapat dikombinasikan dengan relay frekuwensi kurang. Pada saat terjadinya kekurangan tegangan pada suatu Sistem tenaga listrik. Tidak dipungkiri bahwa relay tegangan kurang tidak bekerja, karena terdapat kerusakan pada overvoltage relay. Sehingga relay tersebut tidak dapat meberikan sinyal trip kepada PMT, maka  penggunaan relay frekuwensi kurang dapat mengatasi apabila masalah itu terjadi pada  suatu system tenaga listrik. Agar dapat terhindar dari kerusakan.

5.    Kesimpulan :

Dari hasil percobaan Overvoltage dan Undervoltage didapatkan prilaku rele tegangan kurang terhadap keadaan tegangan kurang untuk setting-setting rele yang bervariasi agar di didapatkan rele bekerja sesuai kinerja Undervoltage Rele. Untuk mendapatkan keadaan tegangan kurang/ Undervoltage kita dapat mengatur tahanan R sehingga relay Undervoltage bekerja.