Sekolah Tinggi Teknik PLN

Jurusan Teknik Elektro

Jakarta

6

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Generator Sinkron

Tegangan output dari generator sinkron adalah tegangan bolak-balik,

karena itu generator sinkron disebut juga generator Alternating Current (AC).

Perbedaan prinsip antara generator DC dengan generator AC adalah untuk

generator DC, kumparan jangkar ada pada bagian rotor dan terletak di antara

kutub-kutub magnet yang tetap ditempat, diputar oleh tenaga mekanik. Pada

generator sinkron, konstruksinya sebaliknya, yaitu kumparan jangkar disebut juga

kumparan stator karena berada pada tempat yang tetap, sedangkan kumparan

rotor bersama-sama dengan kutub magnet diputar oleh tenaga mekanik. Jika

kumparan rotor yang berfungsi sebagai pembangkit kumparan medan magnit

yang terletak di antara kutub magnet utara dan selatan diputar oleh tenaga air

atau tenaga lainnya, maka pada kumparan rotor akan timbul medan magnet atau

fluks yang bersifat bolak-balik atau fluks putar. Fluks putar ini akan memotong

kumparan stator, sehingga pada ujung-ujung kumparan stator timbul gaya gerak

listrik karena pengaruh induksi dari fluks putar tersebut. Gaya gerak listrik (ggl)

yang timbul pada kumparan stator juga bersifat bolak-balik, atau berputar dengan

kecepatan sinkron terhadap kecepatan putar rotor. Generator sinkron yang

banyak dijumpai di masyarakat adalah generator tiga phase, dalam hal ini jumlah

kumparan stator ada tiga kelompok atau tiga phasa.

Sekolah Tinggi Teknik PLN

Jurusan Teknik Elektro

Jakarta

7

2.2. Syarat-syarat Sistem Proteksi

1. Cepat bereaksi

Relay harus cepat bereaksi / bekerja bila sistem mengalami gangguan atau

kerja abnormal,

top = total waktu yang dipergunakan untuk memutuskan hubungan

tp = waktu bereaksinya rele

tcb = waktu yang dipergunakan untuk pelepasan CB Pada umumnya untuk

top sekitar 0,1 detik

2. Selektif

Yang dimaksud selektif adalah kecermatan pemilihan dalam mengadakan

pengamanan, dalam hal ini menyangkut kordinasi pengamanan dari system

keseluruhan. Dengan demikian segala tindakannya akan tepat, sehingga

gangguandapat dieliminir sekecil mungkin.

3. Peka /Sensitif

Relay harus dapat bekerja dengan kepekaan yang tinggi, artinya

haruscukup sensiitif terhadap gangguan didaerahnya meskipun gangguan

tersebut minimum.

4. Andal / Reliability

Keandalan relay dikatakan cukup baik bila mempunyai harga : 90 s/d 99 %.

Misalnya dalam satu tahun terjadi gangguan sebanyak 25x dan relay dapat

bekerja dengan sempurna sebanyak 23x, maka:

Sekolah Tinggi Teknik PLN

Jurusan Teknik Elektro

Jakarta

8

Keandalan relay 23/ 25 = 92 %

2.3 Macam-macam Rele Pengaman Generator

Rele-rele yang digunakan dalam sistem pengaman generator adalah :

1. Rele Arus Lebih Rele ini berfungsi mendeteksi arus lebih yang mengalir

dalam kumparan stator generator. Arus yang berlebihan dapat terjadi pada

kumparan stator generator atau didalam kumparan stator. Arus yang

berlebihan dalam kumparan stator dapat juga terjadi karena pembebanan

yang berlebihan terhadap generator.

2. Rele Diferensial

Rele ini berfungsi mendeteksi gangguan dalam kumparan stator generator

dan harus bekerja lebih cepat daripada rele arus lebih agar ada selektivitas.

Dalam hal ini dibutuhkan trafo arus sebanyak dua buah CT1 dan CT2

dengan rating sama dipasang pada ujung saluran yang diamankan. pada

gambar diperlihatkan gambar single line diagram differensial relay. Pada

keadaan normal, arus pada sisi sekunder dari trafo arus CT1 dan CT2 telah

diatur agar resultan arus yang melalui relay adalah nol. Bila terjadi

hubungan singka pada stator generator maka arus sekunder dari CT2 akan

naik karena tidak adanya arus pembanding dari CT1, arus resultan CT1

dan CT2 tidak sama dengan nol maka relay akan memberikan suplay

tripping untuk CB.

3. Rele Gangguan Hubungan Tanah

Gangguan hubung tanah adalah gangguan yang paling banyak terjadi. Arus

Sekolah Tinggi Teknik PLN

Jurusan Teknik Elektro

Jakarta

9

gangguan hubung tanah yang terjadi belum tentu cukup besar untuk dapat

mengerjakan rele arus lebih. Oleh sebab itu, harus ada rele arus hubung

tanah yang dapat mendeteksi adanya gangguan hubung tanah. Prinsip

kerja rele arus. Hubung tanah adalah mendeteksi arus urutan nol, karena

setiap gangguan hubung tanah menghasilkan arus urutan nol.

4. Rele Rotor Hubung Tanah

Hubung tanah dalam sirkuit rotor, yaitu hubung singkat antara konduktor

rotor dengan badan rotor dimana dapat menimbulkan distorsi medan yang

dihasilkan rotor dan selanjutynya dapat menimbulkan getaran (vibrasi)

berlebihan dalam generator. Oleh karena itu, hal ini harus dihentikan oleh

rele rotor hubung tanah. Karena sirkuit rotor adalah sirkuit arus searah,

maka rele hubung tanah pada prinsipnya merupakan rele arus lebih untuk

arus searah.

5. Rele Penguatan Hilang

Penguatan yang hilang dapat menimbulkan pemanasan berlebihan pada

kepala kumparan stator. Selain itu penguatan generator sinkron yang lemah

dapat menyebabkan generator menjadi lepas dari hubungan dengan

generator lainnya. Dalam keadaan lepas sinkron, generator yang

penguatannya lemah masih diberi kopel pemutar oleh mesin penggerak

sehingga generator ini berubah menjadi generator asinkron. Keadaan ini

akan menimbulkan pemanasan yang berlebihan pada rotor generator

sinkron ini karena tidak direncanakan untuk beroperasi asinkron. Prinsip

kerja rele ini adalah mengukur impedansi kumparan stator generator.

Sekolah Tinggi Teknik PLN

Jurusan Teknik Elektro

Jakarta

10

Dalam keadaan penguatan hilang, impedansi kumparan stator akan terlihat

kecil dan rele ini akan bekerja.

6. Rele Arus Urutan Negatif

Sambungan yang kendor dan beban yang tidak simetris dapat

menimbulkan urutan negatif dan selanjutnya menimbulkan pemanasan

yang berlebihan dalam rotor. Rele arus urutan negatif ini adalah rele digital

yang bekerja atasdasar proses numerik.

7. Rele Suhu

Suhu kumparan stator dan suhu bantalan generator perlu dipantau. Hal ini

karena bila suhu berlebihan, maka kumparan stator maupun bantalan

generator bisa rusak. Oleh karena itu, kerusakan harus dicegah oleh suhu

yang mula-mula membunyikan alarm pada suhu tertentu kemudian pada

suhu yang lebih tinggi lagi rele ini men-trip PMT generator. Prinsip kerja rele

ini adalah menggunakan tegangan yang dihasilkan oleh thermocouple yang

ditempatkan pada kumparan stator dan pada bantalan generator.

8. Rele Fluks Berlebih (Over Fluk Relay)

Rele ini diperlukan untuk mencegah terjadinya fluks magnetik yang

berlebihan dalam stator generator karena hal ini bisa menimbulkan arus

pusar dan rugi histerisis yang besar dalam stator sehingga timbul

pemanasan yang berlebihan dalam stator generator

9. Rele Tegangan Lebih Tegangan lebih dapat terjadi apabila generator

berbeban kemudian pemutus tenagannya (PMT) trip karena salah satu atau

beberapa rele bekerja. Tegangan lebih ini dapat merusak isolasi generator

Sekolah Tinggi Teknik PLN

Jurusan Teknik Elektro

Jakarta

11

termasuk kabel-kabel penghubungnnya. Oleh karena itu, keadaan ini harus

dicegah dengan transformator tegangan. Apabila tegangan ini melampaui

batas tertentu, maka rele ini akan men-trip PMT generator medan penguat

(magnet) generator