distance relay

PMT

CT

PT

RELAI JARAK 21

LZSZ

RIRV

Relai jarak

Adalah relai yang bekerja dengan membandingkan Arus dan Tegangan pada lokasi yang sama.Jadi pada dasarnya relai jarak adalah relai ImpedansiMinimum.

Lokasi Relai

SZ LZ

SELoadZ

RI

RV

Lokasi Relai

SE

SZ

RV

RI

LoadZ

FZ

LZ

LOADLR

RR ZZ

I

VZ

Kondisi Normal

Impedansi yang diukur

SETF

FR

RR

ZZ

bila, bekerja Relai

ZI

V Z

diukur yang Impedansi

Kondisi gangguan

RELAI JARAK

21

CT

PT

Es

Gangguaneksternal

Titiksetting

Gangguaninternal

Teganganrelai

Es

I

Kawasan pengamanan

SETZ

Prinsip pengukuran jarak / Impedansi

CTPT

I

kontak

U

Ohm/phcU

kI

Pengukuran impedansi

Coil tegangan menghasilkan gaya cU dan coil arusmenghailkan gaya kITitik keseimbangan cU = kIcU > kI relai reset : cU < kI relai akan pick upU/I = k/c ; IZ/I = k/c ; Z = k/c jadi Z < k/c relai kerja.

IBA DOC 2003

RELAI JARAK 3 ZONE

Z1

Z2

Z3

t1

t2

t3

BATAS PENGAMANAN RELAI JARAK BUKAN TITIK TERTENTU

MELAINKAN MERUPAKAN DAERAH BATAS .

PANJANG DAERAH BATAS INI DITENTUKAN OLEH ADANYA

KESALAHAN YAITU :

TRAFO ARUS , TRAFO TEGANGAN, RELAI , DAN DATA

PANJANG SALURAN TRANSMISI

UNTUK MENDAPATKAN SELEKTIVITAS PENGAMANAN YANG

BAIK ,MAKA RELAI JARAK DIBUAT TIGA TINGKAT DAERAH

PENGAMANAN .

IBA DOC 2003

@ ZONE 1 :

MENGAMANKAN KURANG DARI PANJANG SALURAN YANG

DIAMANKAN , PENGURANGAN INI DISEBABKAN OLEH

ADANYA DAERAH BATAS ,DAN MEMPERHITUNGKAN

SEDEMIKIAN RUPA SEHINGGA KESALAHAN KESALAHAN

DIATAS DAPAT MENYEBABKAN JANGKAUAN LEBIH , DAN

MAKSIMAL SAMPAI DIUJUNG SALURAN YANG DIAMANKAN.

@ ZONE 2 :

DIGUNAKAN UNTUK MENGAMANKAN SISA SALURAN YANG

BELUM TERPROTEKSI

@ ZONE 3 :

MERUPAKAN PENGAMAN CADANGAN UNTUK SEKSI

BERIKUTNYA, SEHINGGA DAERAH PENGAMANANNYA

MENJANGKAU UJUNG SEKSI BERIKUTNYA .

IBA DOC 2003

ELEMEN DASAR RELAI JARAK

1. SIRKUIT INPUT : ADALAH SUATU PERALATAN YANG DIGUNAKAN UNTUK MEMILIH FASA ARUS DAN TEGANGAN YANG TERGANGGU UNTUK DIMASUKAN KE RELAI PENGUKURDAN RELAI ARAH .

2. ELEMEN STARTING : ELEMEN INI BERFUNGSI UNTUK MENDETEKSI BESARAN BESARAN PENGHANTAR SECARA TERUS MENERUS DAN MERANGSANG RELAI WAKTU SERTA MENGATUR KONTAK SIRKUIT INPUT .

3. ELEMEN PENGUKUR JARAK & ARAH : UNTUK MENENTUKAN DAERAH LETAK GANGGUAN ( ZONE ) DAN ARAH GANGGUAN .

4. PERALATAN DAN SIRKUIT TAMBAHAN :

PEMILIH FASA ; ANTI SWING ( PSB ) ; FUSE PT PUTUS ( SUPERVISI PT ) ; RELAI WAKTU ; TRIPPING ; SIGNALISASI

IBA DOC 2003

SYARAT UTAMA RELAI JARAK

@ DAPAT MENENTUKAN ARAH LETAK GANGGUAN

@ DAPAT MENENTUKAN DAERAH LETAK GANGGUAN

@ DAPAT MEMBEDAKAN ADANYA GANGGUAN ATAU AYUNAN DAYA

@ BEBAN MAKSIMUM TIDAK BOLEH MASUK KE DALAM DAERAH PENGAMANAN RELAI

8

1

2 3 45

7

6

U =

U

I

Blok diagram relai jarak

Keterangan : 1. relai starting 2. Pemilih fasa 3. pengaturan setting 4. relai pengukur 5. relai trpping 6. relai waktu 7. indikator 8. suplai DC

IBA DOC 2003

FD12

PS

OR

FD23

FD31

FDN

RT

RD

&

&

& ORRM

Z1

Z2

Z3 &

&

&

TRIP

t1

t2

t3

t4

N

3

2

1

V

V

V

V

N

3

2

1

I

I

I

I

21

12

II

V

32

23

II

V

13

31

II

V

N0IKI

V

RANGKAIAN LOGIKA RELAI JARAK TIPE SWITCHING

IBA DOC 2003

Z1

OR

RT1 2 3

Z2

Z2

Z1

Z3

Z3

RD

RD

&&

&

&

&

&

&

&

&

&

&

&

OR

OR

ORTRIP

21

12

II

V

32

23

II

V

13

31

II

V

N01

1

IKI

V

N02

2

IKI

V

N03

3

IKI

V

RANGKAIAN LOGIKARELAI JARAK TIPE NONSWITCHING

IBA DOC 2003

BESARAN INPUT UNTUK MEASUREMENT

GANGGUAN V. RESTRAINT I . OPERATING

EC

EB

EA

AC

CB

BA

C

B

A

AC

CB

BA

V

V

V

VV

VV

VV

RNNC

RNNB

RNNA

AC

CB

BA

IKI

IKI

IKI

II

II

II

NNN

OL1

L1L0N

].θ[KK

K3Z

ZZK

IBA DOC 2003

ELEMEN PENGUKUR

CT

PT

A

B

C

@ UNTUK GANGGUAN 2 FASA

CARA PENGUKURAN JARAK

IBA DOC 2003

@ UNTUK GANGGUAN FASA KE TANAH

ELEMEN PENGUKUR JARAK

PT

CT

A

B

C

SI

AI

S0Ik

U

Ur = U relai = U-Ux = U- I.Zx

FI

Trip Blok

U

Uset

0

ZA

ZA

Z

Jx

R

ZA

0

-Jx

-R

I

FI

JENIS RELAI JARAK

RELAI IMPEDANI MINIMUM

SirkuitteganganSirkuit

Arus

Ei Eu

A

B C

D

I

Iu

RELAI IMPEDANSI MINIMUM TIPE RELAI KUMPARAN PUTAR

Z

+

-

+

+

I >

o

Δ

90

U;U

IZUUΔ

IZUU &

U

I IZ1

2a

2b

4

3

5

R

U

IZUU

IZ

IZ-

IZ-UU

o90

jX

RELAI IMPEDANSIMINIMUM TIPE STATIK

KARAKTERSTIKRELAI IMPEDANSIMINIMUM

-Jx

ZxUx

UrU

Ur = U relai = U-Ux = U- I.Zx

FI

Trip Blok

U

Uset

-Ux

Ux

ZB ZF

0 0’-Zx

ZA

ZA

ZJx

R

ZF

ZAZx

0

Zb

-R

RELAI MHO TERGESER ( OFFSET MHO )

"U

I

'U

U

U"U

'U

Trip

90α o FU

IZB

Blok

90α o

BZ

/IUΔ

/IU

FZ

0

jX

R

KARAKTERISTIK MHO TERGESER

MZ

FI

3 PH

MZ

MU dUFU

TR II

RE

SE

TE

PRINSIP PENGUKURAN

U U

df UUU

+

-MC

MC = moving coil relayDengan polaritas tertentu

αU U

dfΔ UUU

α

fU

fUfU

o90α

Titik keseimbangan

U

U

fU

fU

α

α

o90α

Trip

αUU

fU

fU

fU

α

o90α

Blok

dU

fU

RELAI PENGUKUR TIPE PU 24090 Komparator

MU

α2

FUF1U

F2U

α

α1

MZ

αFZ

TRIP

BLOK

JX

RI

MM IZU )(Zsudut α M

KARAKTERISTIK MHO TERKUTUB SENDIRI( SELF POLARISED MHO )

"U

I

'U

U

U"U

'U

Trip

90α o FU

IZB

Blok

90α o

BZ

/IUΔ

/IU

FZ

0

jX

R

KARAKTERISTIK MHO TERGESER

FZ

MZ

2PH

)I(I ST

FUMU dU

tiruanImpedansiZM

MSTFd )ZI(I-UU

MSTM )ZI(IU

tergangguyang

fasa ImpedansiUF

PRINSIP PENGUKURAN

FZ

MZ

1PH

FUMU MFd UUU

RE

SE

TE

NIKO

IKI OR

I

RI

0IS 0IT

PRINSIP PENGUKURAN

I

I

dUZMI

ZMZ

U

U

MZ

JENIS RELAI REAKTANSI

oo 360α180 o0α oo 018α0

MI.ZMI.ZMI.Z

dUdU dU

U

U

U

I I I

α

α

JX

MZMX

0 MI.Z-

dU

U

I- I

α

MZ

U

I

PRINSIP PENGUKURAN DENGAN CUP INDUKSI

Z service minimum

Z2

F1 F2 F3

Z1

Z3

B

CF1

F2

DF3

jX

DIRECTIONAL

ANTI SWING( PSB )

Z3 ( STARTING )

Z1

Z2

B C

RELAI JARAK 3 ZONE ( ZONE 1 DAN 2 JENIS RELAI REAKTANSI DAN ZONE 3 IMPEDANSI MINIMUM )

C1

&

C2

C3

&

1

+

-

+

+

-

-

U

I

U)RI(Z bK

KI.Z

JX

R0

2

1R

JX

0

KZ bRbK RZ

2K

bK RZ

KR

JX

0

bK RZ

R

JX

3

2

1

Z3

Z1

Z2

STARTING

PSB

BZ

Gangguan di luar

Gangguan di dalam

Gangguan di daerah batas

V

V- IZ

IZ

opol 90VV

jIX

IR

Gambar 1 Input Komparator dari karakteristik Mho terkutub sendiri ( self polarised Mho ).

A

BA

B

AB BA_ __

BA_

BA AB

INPUT GELOMBANGSINUS

INPUT GELOMBANGKOTAK

LOGICAL STATE

( KEADAAN LOGIK )

2

πVB

IZVA

A

B A

B

AB BA___

BA_

BA AB

INPUT GELOMBANGSINUS

INPUT GELOMBANGKOTAK

LOGICAL STATE( KEADAAN LOGIK )

2

πVB

IZVA

KONDISI OPERATE ( KERJA )

KONDISI RESTRAIN (TAK KERJA )

Gambar 2. variable logik Komparator

BA BA AB BA BA BA AB AB BA BA BA AB BA

12

34

Counter

A

B

Gangguanterjadi

Gambar 3. Aksi dari Counter dalam komparator

0

1

0COUNTER

A

B

INPUT SINUSV - IZ

V - IZ

VpolGELOMBANG KOTAK

TIDAK ADA HITUNGAN KEDUAKARENA PERUBAHANSPACE < 0,15 CYCLE

Gambar 4. pengaruh dari Interferensi frekuensi tinggi

0

1

0

GANGGUAN TERJADI

DILUAR BATAS OPERASI

INPUTGELOMBANGSINUSV - IZ

INPUTGELOMBANGKOTAK

V - IZ

Vpol

A

B

NO SECOND UP COUNTAS CHANGE SPACED <0,15 CYCLE

Gambar 5. Pengaruh Exponential offset

252 X FnCLOCKPULSEGRNERATOR

63 BITSHIFT REGISTER

o90V V

Gambar 6. Polarising phase shift

INSIDENGANGGUAN

CVT ERROR

16% SYNCHRONOUS POLARISING

POLARISING VOLTAGE

SEBELUM SQUARING AND PHASE SHIFT

o90

Gambar 7. Aksi dari synchronou polarising

601 6 1224

0

Gambar 8. Ekspansi resistif dari Mho terkutub menyilang secara parisal ( partially cross polarised Mho )

+

-

+

-

MAV

AV

BV

CV1R

2R

3R

5R

4R

6R

E

E

MACBKA 0,16V)V(VV

KAAQA 0,16VVV

SIGNAL BERKUTUB MENYILANG SECARA PARSIAL( PARTIALLY CROSS-POLARISED SIGNAL

BVCV

)V(V CB

MA0,16V

)V(V CB

Gambar 9. A – G Polarising mixing circuit

+-

+-

KAV

AV6R

5R

KACBQBC 0,16VVVV

SIGNAL BERKUTUB MENYILANG SECARA PARSIAL( PARTIALLY CROSS-POLARISED SIGNAL)

BVCV

AV

MA0,16V

CB VV

E

o90-

8R

7R

10R

9R

BV

CV IC3

IC2

oKAANA 90)0,16V(VV

o90

NAV

Gambar 10. B – C Polarising mixing circuit

0)A

Barg(180o

SETTINGIZ

&

A

B

KOMPARATOR

LEVEL DETECTOR

IZ

POLV

IZ-V

TRIP

Gambar 12. penggerbangan ( gating ) dari output komparator

INV

REFV

1t 2tSTART

IS MODULUS OFINSTANT. VALUE OF

REFIN VV

IS FLAG SET ?

YES

YES

NO

ISTIMER t1 RESET ?

NO

YES

START TIMER t1

HASTIMER t1 FINIHED ?

YES

SET FLAGRESET TIMER t2START TIMER t2

0.95VV LET REFREF

SET OUTPUT HIGH

NO RESET TIMER t1RESET FLAG

ISTIMER t2 RUNNING ?

YES

NO

NO

SET OUTPUT LOW

REFV STORE RE

KONDISI AWAL :FLAG RESETTIMERS RESETVREF NORMALOUTPUT LOW

Gambar LEVEL DETECTOR

SETTINGIZ

SETTINGV

IZ

V

VOLTAGE LEVEL DETECTOR

CURRENT LEVEL DETECTOR

01

20ms

LEVEL DETECTORPOLE DEAD SIGNAL

TOINHIBITCOMPARATOR

Gambar 14. Inhibitasi dari komparator

O90)IZ'(V

IZ'IZ'V

IZ

IZV

V

IR

jIX

Gambar 16Tegangan – tegangan Komparatordari karakteristik Offset mho

φ)IZ'(V

φ180)IZ'(V O

φ180O

φ

φ180O φ

IZV

IZ'V

IZ

MAIN COMPARATORC1

INHIBITCOMPARATORC2

IZ'IR

IXj

Gambar 17 KARAKTERISTIK LENTICULAR

Gambar 18 KARAKTERISTIK LENTICULAR ZONE 3

IR

IXj

OOO ;45;67,590φ

0.411,00;0,67;b

a

a

b

2φ)(180

tan

1

b

ao

o30

o30

Boundaryof load

INVERTER

INHIBITCOMPARATOR C2

MAINCOMPARATOR C1

INHIBIT

PHASESHIFT

φPHASESHIFT

φ)(180O φ)(180-IZ)(V O IZ'V

IZV

OUTPUT

HB

HA

3B

3A

Gambar 19 . Diagram blok dari karakteristik Lenticular

RIRI-

jIX-

ZI

Iθ

N1

1

IRB

I-VA

Z

IZB

IR-VA

2

2

IRVB

-IZA

3

3

POL4

4

VB

-IZA

IZB

IR-VA

KANAN SEBELAH TAHANAN'' GARIS

2

2

IRVB

-IZA

KIRI SEBELAH TAHANAN'' GARIS

3

3

POL4

4

VB

-IZA

L'DIRECTIONA' GARIS

Gambar 20. Karakteristik Quadrilateral Zone 1

RIRI-

jIX-

ZI

Iθ

N1

1

IRB

I-VA

Z

IZB

IR-VA

2

2

IRVB

-IZA

3

3

IZ'VB

IRA

4

N5

'IZ

Gambar 22. KARAKTERITIK OFFSET QUADRILATERAL ZONE 3

Gambar 23. DIAGRAM SIRKUIT TRANSPHASOR

=

FΦ

VF Φ

VΦTempat kedudukanFluks total dalam Core 2

Tempat kedudukan VΦ

Fluks tetap dari Primer 2

Fluks variabel dari Angle coil 2

Gambar 24. PENJUMLAHAN FLUKS DALAM TRANSPHASOR

CORE 2CORE 1

ANGLE COIL 2

PRIMARY COIL 2

OUTPUT VOLTAGE

INPUTCURRENT

R

OPTO ISOLATOR

LEVEL DETECTOR

ZONE 1 COMPARATORS

ZONE 2 COMPARATORS

ZONE 3 COMPARATORS

INDICATION

MINIATURE RELAYS

INTERNAL FUNCTIONS

SCHEMELOGIC

SCHEME

TIMERS

SOTF

MISC.LOGIC

MONITORING

SELF CHECK

VISUAL OUTPUT

TO CIRCUITBREAKERS

TO CB FAILUREPROTECTIONAUTO RECLOSE

TO DATA LOGGERFAULT LOCATORREMOTE ALARMSSIGNALLING

Gambar 25. DIAGRAM BLOK DARI LOGIK DAN OUTPUT UNIT