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).