proteksi generator

PROTEKSI GENERATOR
Oleh :
Ir. Djiteng Marsudi
Proteksi Generator
Meliputi :
• Stator
• Rotor (Sistem Penguat)
• Mesin Penggerak
• Back up instalasi di luar Generator
21-24 April 2003
Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection"
2
Proses Penyampaian Tenaga Listrik
Jaringan Distribusi
Gardu Induk
Pusat Listrik
JTM
3
~
Saluran Transmisi
3
~
: Generator 3 Fasa
Gardu
Distribusi
: Pemutus Tenaga (PMT) = Circuit Breaker (CB)
: Pemutus Beban (PMB) = Load Break Switch
: Pemisah (PMS) = Isolating Switch
J.T.R.
JTM : Jaringan Tegangan Menengah
JTR : Jaringan Tegangan Rendah
APP : Alat Pembatas dan Pengukur
IR
A.P.P.
: Instalasi Rumah
Gambar 1
I.R.
21-24 April 2003
Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection"
3
MASALAH GANGGUAN
1. Gangguan yang paling banyak terjadi dalam
sistem adalah pada Saluran Transmisi dan
Saluran Distribusi.
2. Penyebab Gangguan yang utama :
a. Pada Saluran Transmisi adalah Petir.
b. Pada Saluran Distribusi adalah Tanaman / Pohon.
3. Sifat Gangguan :
a. Lebih dari 90% pada Saluran Udara bersifat
Temporer.
b. Lebih dari 90% pada Kabel Tanah bersifat Permanen,
terjadi kerusakan.
21-24 April 2003
Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection"
4
Bagan 3 Garis dari Generator
Generator
~3
Mesin penggerak
PMT Generator
PMT Medan Penguat
Sistem Penguat
Gambar 2
21-24 April 2003
Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection"
5
Hubungan Generator dalam sebuah
Pusat Listrik Kecil (Tanpa Trafo Blok)
Busbar
~
Ke Jaringan Distribusi
~
Generator
~
Trafo pemakaian
sendiri
21-24 April 2003
Gambar 3
Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection"
6
Hubungan Generator dalam
Pusat Listrik Menengah
G
~
Generator
Jaringan Distribusi
Tegangan Menengah
G
~
Trafo PS
21-24 April 2003
Gambar 4
Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection"
7
Hubungan Generator dalam
Pusat Listrik Besar
Generator
G
Trafo PS
Generator G
Trafo Unit
Trafo Unit
Saluran Transmisi
Tegangan Tinggi
Trafo PS
Gambar 5
Trafo untuk
Start
21-24 April 2003
Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection"
8
Generator Tegangan Rendah
1. Titik Netral ditanahkan langsung dan
dihubungkan dengan kawat netral.
2. Melayani Jaringan Distribusi Tegangan Rendah
dengan 4 kawat = 3 kawat fasa dan satu
kawat netral.
3. Kawat Netral :
a. Diharapkan potensialnya selalu sama dengan
Tanah, titik pentanahan perlu sebanyak mungkin.
b. Tidak boleh putus karena bisa merusak peralatan
konsumen. Sakelar TR tidak boleh 4 kutub, untuk
yang menuju beban konsumen.
c. Sakelar 4 kutub untuk Generator saja.
21-24 April 2003
Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection"
9
R
S
R
N
T
S
T
21-24 April 2003
Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection"
10
PENTANAHAN
TITIK NETRAL
1. Alat yang mempunyai titik Netral adalah
Generator dan Trafo.
2. Pentanahan titik Netral bertujuan untuk :
a. Menurunkan syarat isolasi (Tingkat Isolasi
Dasar).
b. Menaikkan nilai arus gangguan hubung
tanah agar bisa dideteksi oleh Relay.
21-24 April 2003
Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection"
11
3. Pelaksanaan Pentanahan titik Netral Generator :
a. Butir 2a baru dirasakan manfaatnya untuk isolasi
dengan nilai nominal mulai 70 kV ke atas, dengan
melakukan pentanahan langsung titik Netral (Solidly
earthed).
b. Karena tegangan Generator paling tinggi adalah 23
kV, maka tidak ada pentanahan titik Netral
Generator secara langsung.
c. Pentanahan titik Netral Generator secara langsung
akan menghasilkan Arus Gangguan Hubung Tanah
yang besar dan memerlukan PMT, Trafo Arus,
Kumparan Generator serta Kabel dengan ketahanan
Termal yang tinggi.
21-24 April 2003
Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection"
12
Metoda Pentanahan Titik
Netral Generator
R
L
(a)
Dist
Trf
(b)
Distribution
Transformer
R
(c)
Distribution
Transformer
Dist
Trf
R
Tuned
Reactor
(d)
Zig-Zag
Transformer
R
R
R
(e)
(f)
(g)
Gambar 6
21-24 April 2003
Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection"
13
• Pengukuran kemiringan tegangan sistem memakai Trafo Y-∇
terbuka.
• Pencarian letak gangguan dilakukan dengan cara membuka
PMT satu per satu sampai kemiringan hilang.
Y
Gambar 7
V
terbuka
∇ terbuka
21-24 April 2003
Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection"
14
4. Fasa yang terganggu :
a. Lebih dari 90% gangguan Temporer adalah
gangguan satu fasa ke tanah.
b. Gangguan Permanen pada Saluran Udara umumnya
terjadi karena kerusakan isolator atau kawat putus ke
tanah dan bersifat satu fasa ke tanah.
c. Gangguan pada Kabel Tanah lebih dari 90%
disebabkan karena tekanan mekanis dari luar atau
karena kelalaian pemasangan. Bersifat gangguan
antar fasa atau fasa-fasa-tanah.
21-24 April 2003
Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection"
15
5. Gangguan Generator.
Gangguan Generator relatif jarang terjadi karena
:
a. Instalasi Listrik tidak terbuka terhadap lingkungan,
terlindung terhadap petir dan tanaman.
b. Adanya Transformator Blok dengan hubungan Y-∇,
mencegah arus (gangguan) urutan nol dari Saluran
Transmisi masuk ke Generator.
c. Instalasi Listrik dari Generator ke Rel umumnya
memakai Cable Duct yang kemungkinannya
mengalami Gangguan kecil.
d. Tripnya PMT Generator sebagian besar (lebih dari
50%) disebabkan oleh Gangguan Mesin Penggerak
Generator.
21-24 April 2003
Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection"
16
d.
e.
f.
Sehubungan dengan butir c, maka Pentanahan titik Netral
Generator
umumnya
melalui
impedansi,
sekedar
menghasilkan Arus Hubung Tanah yang cukup untuk
mengerjakan Relay.
Pada Pusat Listrik kecil, di bawah 50 MW, titik Netral
Generator umumnya tidak ditanahkan, karena risiko
kerusakan akibat hubung tanah kumparan Generator kecil.
Pusat Listrik dilengkapi dengan indikator hubung tanah
memakai Trafo Y-∇ dimana lilitan ∇ ada yang dibuka dan
diukur tegangannya. Alat ini diperlukan untuk mencari
Gangguan Hubung Tanah yang permanen. (Lihat gambar
7).
Generator Besar, di atas 100 MW, pentanahannya
dilakukan melalui Trafo Distribusi untuk membatasi Arus
Hubung Tanah. (Lihat gambar 6).
21-24 April 2003
Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection"
17
4. Pelaksanaan Pentanahan titik Netral Trafo :
a. Untuk Trafo dengan tegangan nominal di atas 70 kV
maka pentanahan langsung dari titik Netral memberi
penghematan isolasi yang memadai.
b. Karena Trafo banyak yang berdekatan dengan
Saluran Udara, sedangkan Saluran Udara banyak
mengalami Gangguan Temporer, maka apabila titik
Netral Trafo ditanahkan, PMT Saluran harus
dilengkapi Relay Penutup Balik agar lamanya
interupsi pasokan daya bisa berkurang.
c. Pengaruh Gangguan Temporer pada Saluran harus
diblokir melalui blok Trafo Generator Y-∇ agar tidak
mengganggu Generator.
21-24 April 2003
Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection"
18
Hubung singkat fasa ke tanah
• Gangguan ini sulit dideteksi oleh relay differensial.
• Untuk mendeteksi gangguan ini dipakai relay neutral
ground current.
• Relay yang mendeteksi arus antara titik netral dan
tanah, hal ini bisa kalau netral generator ditanahkan.
• Bisa juga digunakan Restricted Earth Fault Relay.
• Apabila titik netral generator tidak ditanahkan dipakai
relay tegangan yang mendeteksi tegangan dari suatu
rangkaian ∇ terbuka.
• Relay ini mentripkan PMT generator, PMT medan
penguat dan memberhentikan mesin penggerak.
21-24 April 2003
Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection"
19
Peran generator dalam sistem
dan syarat proteksi generator
a. Sumber Energi, tripnya PMT generator sangat tidak
dikehendaki karena sangat mengganggu sistem terutama
generator yang berdaya besar.
b. Letaknya di hulu, sedangkan dalam sistem banyak gangguan.
PMT generator tidak boleh mudah trip tetapi juga harus aman
bagi generator.
c. Peralatan proteksi generator harus betul-betul mencegah
kerusakan generator, karena kerusakan generator selain akan
menelan biaya perbaikan yang mahal juga sangat
mengganggu operasi sistem.
d. Generator digerakkan mesin penggerak mula, maka dalam
menrencana proteksi generator harus mempertimbangkan
pula proteksi bagi mesin penggeraknya.
21-24 April 2003
Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection"
20
Pengaman terhadap gangguan luar
Generator umumnya dihubungkan ke rel (busbar).
Beban dipasok oleh saluran yang dihubungkan ke rel.
Gangguan kebanyakan ada di saluran yang
mengambil daya dari rel.
Instalasi penghubung generator dengan rel umumnya
jarang mengalami gangguan. Karena rel dan saluran
yang keluar dari rel sudah mempunyai proteksi sendiri,
maka proteksi generator terhadap gangguan luar
cukup dengan relay arus lebih dengan time delay yang
relatif lama dan dengan voltage restrain.
21-24 April 2003
Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection"
21
Voltage Restrain
• Arus Hubung Singkat Generator turun sebagai
fungsi waktu.
• Hal ini disebabkan oleh membesarnya arus stator
yang melemahkan medan magnit kutub (rotor)
sehingga ggl dan tegangan jepit Generator turun.
• Untuk menjamin kerjanya Relay sehubungan
dengan menurunnya arus hubung singkat
Generator, diperlukan Voltage Restrain Coil.
• Mengingat karakteristik hubung singkat Generator
yang demikian, pada Generator besar dipakai
juga Relay Impedansi.
21-24 April 2003
Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection"
22
Arus Hubung Singkat Generator Sinkron
Subtransient
Transient
Steady state
Subtransient : I = V / Xd’’
Transient
: I = V / Xd’
Gambar 8
Steady State : I = V / Xd
21-24 April 2003
Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection"
23
Konstruksi Rele Elektromekanik
T.A
A
C
Keping imbas
E
Pal penutup kontak
+
PMT
TC
_
Manual Trip
I.T
Poros
A = Kumparan Imbas
T.A = Tranformator arus
B = Elektro magnet untuk menutup
kontak C
C = Kontak penutup rangkaian
kumparan imbas
D = Pal penutup kontak yang
terletak pada keping imbas
berputar bersama keping imbas
E = Kontak-kontak yang menutup
PMT
TC = Trip Coil yang menjatuhkan
PMT
IT = Instantaneous TRIP
Gambar 9
21-24 April 2003
Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection"
24
Pengaman terhadap gangguan
dalam Generator
a. Hubung singkat antar fasa
b. Hubung singkat fasa ke tanah
c. Suhu tinggi
d. Penguatan hilang
e. Arus urutan negatif
f. Hubung singkat dalam sirkit rotor
g. Out of Step
h. Over flux
21-24 April 2003
Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection"
25
Prinsip Kerja Relay Differensial
Generator
3
I2
I1-I2
I1
Ke Busbar
Relay
Gambar 10
21-24 April 2003
Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection"
26
Hubung singkat antar fasa
• Untuk proteksi dipergunakan relay differensial.
• Kalau relay ini bekerja maka selain mentripkan
PMT generator, PMT medan penguat generator
harus trip juga.
• Selain itu melalui relay bantu, mesin penggerak
harus dihentikan.
21-24 April 2003
Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection"
27
Proteksi Gangguan Antar Fasa Generator
beserta Trafo Block
c
Ic
b
Ib
a
Ia
Transformer
Windings
Y
Transformer Relay
Ia
D
Ib
Ic
R
Op
R
Op
R
R
Op
R
R
Ia
R
Generator
Windings
R
Ib
Ic
Op
R
R
Op
R
Op
R
Gambar 11
Generator Relay
Grounding
Impedance
21-24 April 2003
Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection"
28
Hubung Singkat Fasa – Tanah
a.
b.
Dipakai Relay Hubung Tanah terbatas (gambar 12-A).
Relay ini memerintahkan
PMT Generator Trip
PMT Medan Penguat
Mesin Penggerak berhenti (melalui Relay Bantu)
c.
Pada Generator yang memakai Trafo Blok Y- ∇,
sehingga arus urutan nol dari gangguan hubung tanah
di luar Generator tidak masuk bisa dipakai pula :
- Relay Tegangan yang mengukur pergeseran tegangan
titik Netral terhadap tanah.
- Relay Arus yang mengukur arus titik Netral ke tanah
lewat tahanan atau kumparan.
21-24 April 2003
Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection"
29
Prinsip Kerja Relay Hubung
Tanah Terbatas
R
N
GENERATOR
S
T
R
Gambar 12-A
21-24 April 2003
Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection"
30
R
R
R
Relay hubung tanah GF
pada rangkaian pengaman
generator yang titik
netralnya tidak ditanahkan,
mendeteksi tegangan titik
Netral terhadap tanah.
Gambar 12-B
21-24 April 2003
Relay hubung tanah GF
pada rangkaian pengaman
generator yang titik
netralnya ditanahkan
melalui tahanan R,
mendeteksi arus yang
melalui tahanan R.
Gambar 12-C
Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection"
31
Penguatan Hilang
• Penguatan hilang atau penguatan melemah
(under exitation) bisa menimbulkan pemanasan
yang berlebihan pada kepala kumparan stator
• Penguatan hilang menyebabkan gaya mekanik
pada kumparan arus searah rotor hilang, terjadi
out of step, menjadi Generator Asinkron, timbul
arus pusar berlebihan di rotor, selanjutnya rotor
mengalami pemanasan berlebihan.
• Relay penguatan hilang akan mentripkan PMT
Generator
21-24 April 2003
Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection"
32
Daerah Kerja Relay Penguatan Hilang
sebagai Relay Impedansi (Mho)
x
0
R
-1
xd
2
Gambar 13
xd
21-24 April 2003
Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection"
33
Penggunaan Relay Mho
• Dalam keadaan eksitasi rendah / hilang,
Generator akan mengambil daya Reaktif dari
sistem.
• Oleh karenanya dipakai Relay Mho yang
bekerja pada kwadran 3 dan 4 dari Kurva
Kemampuan Generator.
• Perlu perhatian pada Beban Kapasitif, misalnya
Saluran Kosong, Daya Reaktif akan masuk ke
Generator dan menyebabkan Relay ini bekerja.
21-24 April 2003
Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection"
34
Kurva Kemampuan Generator
Sinkron (Gambar 16)
• Perbandingan Daya Aktif (P) dan Daya Reaktif (Q) sesuai
Cos ϕ ditunjukkan oleh busur lingkaran BC.
• Untuk beban induktif lanjutan busur lingkaran CB
“dipatahkan” menjadi busur lingkaran BA karena
pembatasan arus penguat yang besar, jangan melampaui
kemampuan sistem penguat.
• Untuk beban kapasitif lanjutan busur lingkaran BC
“dipatahkan” ke arah titik D karena :
Pembatasan arus penguat yang terlalu rendah agar tidak
menimbulkan pemanasan yang berlebihan pada ujung kumparan
stator dan juga agar tidak terjadi out of step.
• Makin besar tekanan gas hidrogin H, makin tinggi
kemampuan generator.
21-24 April 2003
Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection"
35
Kurva Kemampuan Generator Sinkron
0.80
A
H1
A
H2
A
H3
A
H4
0.70
0.60
0.80
0.85
0.60
0.90
Lag
0.40
0.95
0.98
B
B
0.20
B
B
p
C
Lead
0
0.20
0.40
C
0.80
0.60
C
1.00
C
0.20
0.95
0.40
D
0.70
0.60
0.80
0.85
Gambar 14
0.90
0.60 PF
Fig 18.5
21-24 April 2003
Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection"
36
Hubung Singkat dalam
Sirkit Rotor
• Hubung singkat dalam sirkit rotor bisa
menyebabkan penguatan hilang.
• Karena hubung singkat dalam sirkit rotor ini,
bisa timbul distorsi medan magnet dan
selanjutnya timbul getaran berlebihan.
• Cara mendeteksi gangguan sirkit rotor : Potentio
Meter, AC Injection, DC Injection.
(Lihat
gambar 15).
21-24 April 2003
Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection"
37
Gangguan Internal Generator
Yang Sulit Dideteksi
1. Hubung singkat antar lilitan satu fasa, tidak
terdeteksi oleh relay diferensial.
2. Hubung tanah di dekat titik Netral, tidak
terdeteksi oleh relay hubung tanah terbatas.
3. Lilitan putus atau sambungan kendor, tidak
terlihat oleh relay diferensial.
4. Diharapkan relay suhu dan relay Negatif
Sequence bisa ikut mendeteksi dua gangguan
ini.
21-24 April 2003
Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection"
38
Metode Potentiometer
Exciter
Sensitive
Relay
Field
Winding
Gambar 15-A
Kelemahan :
Tidak bekerja kalau gangguan terjadi dekat titik
tengah medan, potentiometer kemudian perlu
dirubah posisinya untuk mengatasi hal ini.
21-24 April 2003
Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection"
39
Metode AC Injection
Exciter
Field
Winding
Sensitive
Relay
AC
Supply
Gambar 15-B
Kelemahan :
Arus bisa mengalir lewat kapasitansi isolasi rotor ke body
lewat bantalan, bisa menimbulkan erosi.
21-24 April 2003
Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection"
40
Metode DC Injection
_
Exciter
Field
Winding
+
_
+
Sensitive
Relay
21-24 April 2003
AC
Supply
Gambar 15-C
Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection"
41
Untuk Exciter berupa generator arus bolak
balik yang memakai diode berputar, deteksi
gangguan rotor hanya bisa lewat :
a. Arus medan Pilot Exciter yang melewati sikat, bisa
ditap untuk diamati. Arus ini akan membesar
kalau ada gangguan kumparan rotor.
b. Gangguan Kumparan rotor menimbulkan vibrasi
yang bisa dideteksi oleh detektor vibrasi.
21-24 April 2003
Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection"
42
Untuk Sistem Eksitasi yang tidak menggunakan sikat harus digunakan
Rotating Data Transmission Device untuk mendeteksi gangguan Sistem
Eksitasi.
Output Generator
Utama
Dioda Statis
V
AVR
I
Poros
Main
Exciter
Pilot
Exciter
Dioda
Berputar
Generator
Utama
AVR = Automatic Voltage Regulator
Pilot Exciter: Rotor berupa kutub magnet yang berputar
Main Exciter: Stator berupa kutub arus searah yang mendapat arus lewat AVR.
Rotor menghasilkan arus bolak-balik yang disearahkan oleh dioda
berputar.
21-24 April 2003
Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection"
43
Split Phase Relay
• Dipakai pada Generator yang kumparan
fasanya terdiri dari 2 kumparan paralel (lihat
gambar 16).
• Relay ini mendeteksi selisih arus yang mengalir
antara 2 kumparan paralel ini.
• Bisa mendeteksi gangguan hubung singkat
antara lilitan satu kumparan fasa.
• Hanya memadai untuk Generator besar.
21-24 April 2003
Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection"
44
Rangkaian Relay Split Phase
KUMPARAN
SATU FASA
R
Gambar 16
21-24 April 2003
Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection"
45
Gangguan dalam mesin
penggerak
Adakalanya gangguan dalam mesin
penggerak generator memerlukan tripnya
PMT Generator.
Gangguan-gangguan yang demikian adalah :
• Tekanan minyak pelumas terlalu rendah
• Suhu air pendingin atau suhu bantalan terlalu
tinggi
• Daya balik
21-24 April 2003
Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection"
46
Relay Negatif Sequence
• Gangguan yang menimbulkan ketidak-simetrisan
Tegangan maupun arus, menimbulkan Negatif
Sequence Current, tetapi tidak dapat dideteksi oleh
Relay-relay tersebut sebelum ini diharapkan dapat
dideteksi oleh Relay ini.
• Gangguan-gangguan tersebut di atas misalnya
adalah :
– Hubung Singkat antar lilitan satu fasa.
– Hubung Tanah di dekat titik Netral.
– Ada sambungan salah satu fasa yang kendor.
• Negative Sequence Current bisa menimbulkan
pemanasan berlebihan pada rotor.
21-24 April 2003
Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection"
47
Suhu Tinggi
• Suhu tinggi bisa terjadi pada bantalan generator
atau pada kumparan stator.
• Hal ini masing-masing di deteksi oleh relay suhu
yang mula-mula membunyikan alarm kemudian
mentripkan PMT generator dan memberhentikan
mesin penggerak apabila yang bekerja adalah
relay suhu bantalan.
21-24 April 2003
Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection"
48
Tekanan minyak terlalu rendah
• Tekanan minyak pelumas yang terlalu
rendah bisa merusak bantalan, oleh
karenanya jika hal ini terjadi Mesin
Penggerak perlu segera dihentikan melalui
proses alarm terlebih dahulu apabila
tekanan ini turun secara bertahap
• Berhentinya
Mesin
Penggerak
harus
bersamaan dengan tripnya PMT Generator
21-24 April 2003
Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection"
49
Suhu Air Pendingin atau Suhu
Bantalan terlalu tinggi
• Sama seperti tekanan terlalu rendah
21-24 April 2003
Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection"
50
Penyebab Suhu Tinggi
A. Lilitan Stator
1.
2.
3.
4.
5.
6.
B.
Beban Lebih
Beban tidak simetris, arus urutan negatif
Hubung singkat yang tidak terdeteksi
Penguatan Hilang / Lemah
Ventilasi kurang baik, hidrogin bocor
Kotoran / debu melekat pada lilitan
Kumparan Rotor
1.
2.
3.
4.
5.
Beban stator tidak seimbang, arus urutan negatif
Hubung singkat yang tidak terdeteksi
Out of step
Ventilasi kurang baik, hidrogin bocor
Kotoran / debu melekat pada lilitan
C. Bantalan Generator
1.
2.
21-24 April 2003
Pelumasan kurang lancar, tekanannya kurang tinggi
Kerusakan pada bagian yang bergeseran
Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection"
51
Daya Balik
Daya balik dimana generator menjadi motor
dapat menimbulkan kerusakan karena pemanasan
berlebihan pada sudu-sudu tekanan rendah Turbin
uap.
Pada Turbin air dapat meningkatkan
kavitasi. Oleh karenanya diperlukan relay daya
balik pada generator yang digerakkan oleh turbin
uap atau turbin air dengan melalui Alarm terlebih
dahulu.
Untuk Turbin Gas masalahnya sama dengan untuk
Turbin Uap.
21-24 April 2003
Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection"
52
Putaran Lebih
• Apabila PMT generator trip, maka akan
terjadi putaran lebih yang membahayakan
generator dan mesin penggeraknya.
• Untuk ini diperlukan relay putaran lebih
yang memberhentikan mesin penggerak.
21-24 April 2003
Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection"
53
Tegangan Lebih
• Apabila PMT generator trip, maka bisa
terjadi tegangan lebih.
• Untuk ini diperlukan relay tegangan lebih.
21-24 April 2003
Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection"
54
Tekanan dan Kebocoran
Hidrogen
Untuk generator yang didinginkan dengan
gas Hidrogen, harus ada relay yang
mendeteksi tekanan rendah dan kebocoran
Hidrogen untuk memberhentikan mesin
penggerak generator dan memutus arus
medan
21-24 April 2003
Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection"
55
Relay Over Fluks
Relay ini mengukur besaran volt per Hertz. Tegangan imbas
volt dalam suatu kumparan adalah sebanding dengan
kerapatan fluks dan frekwensi. Over fluks bisa terjadi pada
Tegangan normal tetapi frekwensi rendah. Hal semacam ini
bisa terjadi pada saat menstart generator dimana frekwensi
masih rendah, karena putaran Generator masih rendah,
tetapi sudah ada arus penguat dari exciter (lihat gambar
17). Kerapatan fluks yang tinggi ini akan menimbulkan arus
pusar yang tinggi sehingga timbul pemanasan berlebihan
dalam inti generator dan dalam inti trafo penaik tegangan.
Begitu pula dengan rugi histerisis yang menjadi makin tinggi
apabila kerapatan fluks magnetik tinggi, hal ini ikut
menambah pemanasan inti stator.
21-24 April 2003
Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection"
56
Generator Saat Start
V
AVR
Main
Power
Trans
A
Initial
Excitation
Voltage
Transformer
t
59 / 81
Volt / Hz
Volt
Initial Excitation
C
rpm
Ideal starting process
61
Split
Phase
A = Main Breaker
C = Field Breaker
AVR
Period of Initial Excitation :
0 - ± 80 % Nominal rpm
Volt
rpm
Dangerous starting process
21-24 April 2003
Gambar 17
Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection"
57
A
Main
Power
Trans
Fault
63 Press
Gnd
Back Up
151 TN
SU
Gas
71 Det
51TN
Gnd
Backup
Voltage
60 Ballance
Volt
Trans
Trans
87T Diff
Stator
Overheat
49
78
Lose of
Excit
40
59 Over Volt
32
81 Freq
System
Back Up
21
C
Exc
61
Split
Phase
46
87G
Gen
Diff
Field
64F Gnd
Aux
CT
B
59 / 81
Volt / Hz
VHz
Lose of
Sync
51 TN
SU
Aux
VT
Sta Serv
Trans
51V
Current
Unbal
Star Up
Trans
Trans
Diff
87SU
51 TN
SS
Sta Aux
Back Up
151
87T
SS
Sta Aux
Back Up
51
D
E
64G
Stator
Gnd
51 Gn
F
Feeders
G
87B
51 Gn
21-24 April 2003
Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection"
58
Relai Proteksi Generator dan Fungsinya
No. Relai
87B
21
64F
51/GN
63
87T/SS
51TN/SS
51V
51
51/TN
87T
87G
64G
61
Fungsi
Bus Differential relay
Distance Relay
Field ground relay
Generator overcurrent
Pressure relay
Station service transformer diff.
Station service transformer OC
System backup overcurrent
Time overcurrent relay
Transformer overcurrent
Unit transformer differential
Generator differential relay
Generator ground relay
Split phase (hydrogenerators)
21-24 April 2003
Trip Relai
yang
Bekerja
Perintah yang
diberikan oleh
Trip Relai
86B
86G
86G
86G
86G
86G
86G
86G
86G
86G
86G
86G, 87X
86G,87X
86G,87X
86G membuka dan
mengunci (lockout)
CB Generator dan
sirkit utama arus
medan, mematikan
turbin dan boiler.
Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection"
59
T rip R elai
yan g
B ekerja
P erin tah yan g
d ib erikan o leh
T rip R elai
C u rre n t u n b a la n ce
F ie ld re la y
O ve rvo lta g e re la y
V o lts/h e rtz re la y
94G 1
94G 1
94G 1
94G 1
94G 1 m e m b u ka C B
G e n e ra to r d a n sirkit
u ta m a a ru s m e d a n .
F re q u e n cy re la y
L o ss o f syn ch ro n ism re la y
94G 2
94G 2
94G 2 m e m b u ka C B
G e n e ra to r.
N o .R elai
46
40
59
59 V /H z
81
78
F u n g si
21-24 April 2003
Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection"
60
No. Relai
151
87T/SU
151TN/SU
151TN
86G
94G2
94G1
71
49
60
86T/SU
87X
86B
21-24 April 2003
Fungsi
Backup station auxiliary OC
Startup transformer differential
Startup transformer ground
Startup transformer ground backup
Generator lockout relay
Generator zone trip relay
Generator zone trip relay
Gas detector relay
Thermal relay
Voltage balance relay
Startup Transformer lockout
Differential-air-cooled machines
Bus lockout relay
Trip Relai
yang
Bekerja
86T/SU
86T/SU
86T/SU
86T/SU
A, B, D, H, BFI
A, BFI
A, C, H, BFI
Alarm
Alarm
Alarm
B, E
CO2
D, E, F, G
Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection"
61
COAL
OIL
GAS
FUEL IN
I.D.
BOILER
Fuel Gas
Out
SUPERHEATER
L = Local
REHEATER
R = Remote
L&R REHEAT STOP VALVES
L&R INTERCEPT VALVES
I.P
21-24 April 2003
Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection"
62
FURNACE OVERPRESSURE
ALL FUEL LOST
ALL F.D. FANS OFF (1)
FLAME LOST
BLR. CIRC. WATER FAIL (2)
TURBINE TRIP
OR
FUEL MASTER TRIP
MANUAL RESET
CLOSE REHEAT SPRAY VALVES
(SEE TEXT)
OPERATOR TRIP
OPTIONAL TRIPS (SEE TEXT)
(1) F.D. FANS ARE INTERLOCKED TO BE TRIPPED BY I.D. FANS WHEN USED
(2) ASSISTED OR ONCE THROUGH CIRCULATION BOILER.
BOILER TRIPS
21-24 April 2003
Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection"
63
OPERATOR TRIP
GENERATOR GROUND
LOSS OF EXCITATION
OPTIONAL TRIPS (SEE TEXT)
OR
TURNINE VALVES CLOSED
GEN. BKR. CLOSED
TURBINE TRIP
TRIP
SOLENOID
A
ANTI MOTORING
GENERATOR MASTER TRIP
MAIN STOP VALVES CLOSED
HAND TRIP DEVICE
CONTROL VALVES CLOSED
REHEAT STOP VALVES CLOSED
LOW VACUUM
OVER - SPEED
OR
TRIP
THRUST BRG. FAILURE
INTERCEPT VALVES CLOSED
CLOSE REHEAT SPRAY VALVES
LOW OIL PRESSURE
STEAM PRESS. LOAD REGULATOR
SPEED & LOAD GOVERNORS
OR
CONTROL
LOAD LIMITS
HYDRAULIC OR MECHANICAL LINKAGE
TURBIN TRIPS
21-24 April 2003
Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection"
64
STOP VALVES CLOSED
GEN. BKR. CLOSED
A
TRIP TURBINE
SOLENOID
GEN. DIFFERENTIAL
OVERALL UNIT DIFFERENTIAL
TRIP GENERATOR
NEGATIVE SEQUENCE
OR
MAIN TRANSF. FAULT PRESS.
GEN. MASTER TRIP
MANUAL RESET
UNIT TRANSF. FAULT PRESS.
BREAKER
TRIP STA. SERVICE
NORMAL SUPPLY BKRS.
AUX. TRANF. DIFFERENTIAL
TRIP FIELD BREAKER
VOLTS / HERTZ TRIP
TRIP VOLTAGE
REGULATOR
OPTIONAL TRIPS (SEE TEXT)
GENERATOR TRIPS
TO SYSTEM
AUXILIARY SYSTEM
MAIN
STARTING SUPPLY
TRANSFORMER
AUXILIARY SYSTEM
GENERATOR
Protective Relaying
for power systems
NORMAL SUPPLY
AUXILIARY
MOTORS
Stanley H. Horowitz
IEEE PRESS 1980
21-24 April 2003
Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection"
65