distance relay
DESCRIPTION
Teori Dasar Relay JarakTRANSCRIPT
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