SISTEM PENTANAHAN DAN PROTEKSI

Oleh : Ir. Hery Purnomo, MT

UNIVERSITAS BRAWIJAYAFAKULTAS TEKNIKJURUSAN TEKNIK ELEKTRO

PROTEKSI GENERATOR

SINKRON

2. Proteksi generator terhadap gangguan dalamProteksi arus lebihProteksi beban lebihProteksi tegangan kurang/lebihProteksi gangguan belitan stator ke tanahProteksi daya balikProteksi hilang medan magnetProteksi temperaturProteksi kecepatan lebihProteksi diferensialProteksi ketidak seimbangan arus beban

1. Proteksi generator terhadap gangguan luar(Perlindungan generator terhadap sambaran petir)

Arester

Proteksi Generator Sinkron

Arester : pengaman adanya sambaran petir

Gambar bagan Generator Sinkron 3 Fasa

PMT generator hanya boleh bekerja apabila ada gangguan yang tepat ada didepan generator, didalam generator atau pada mesin penggerak generator.

Sistem Penguat

PMT Medan Penguat

Generator 3 fasa

Mesin Penggerak

PMT Generator

Kesistem

Rele ini mengamankan generator sinkron dari gangguan hubung singkat.

PENGAMAN HUBUNG SINGKAT

BUS GEN.

OCR

CTCB

GEN.

Beban

gangguan hubung singkat

CB – Circuits Breaker (Pemutus Tenaga/PMT)CT - Current TransformerOCR – Over Current Relay

Arus beban melebihi nominal dan bertahan lamaPenyebab:

Akibat: Memanaskan belitan generator.sinkron merusak konduktor dan isolasi belitan

PENGAMAN BEBAN LEBIH

BUS GEN.

OLR

CTCB

GEN.BEBAN

CB – Circuits Breaker (Pemutus Tenaga/PMT)CT - Current TransformerOLR – Over Load Relay

Penyebab:

Generator mengalami beban lebih

Automatic Voltage Regulator (AVR) generator sinkron mengalami kerusakan

BUS GEN.

UVR

PT

CB

GEN. BEBAN

Akibat:

Dapat merusak belitan jangkar Generator sinkron

Gangguan hubung singkat di sistem

PENGAMAN TEGANGAN KURANG

CB – Circuits Breaker (Pemutus Tenaga/PMT)PT - Potential TransformerUVR – Under Voltage Relay

Generator mengalami kapasitif.

AVR generator mengalami kerusakan bila berlanjut, merusak instalasi alat bantu di generator

BUS GEN.

OVR

PT

CB

GEN. BEBAN

Penyebab:Lepas nya beban listrik (Ppembangkit > P beban)

Akibat:

Frekuensi naik > 50 Hz.

PENGAMAN TEGANGAN LEBIH

CB – Circuits Breaker (Pemutus Tenaga/PMT)PT - Potential TransformerOVR – Over Voltage Relay

Gangguan pada belitan jangkar (belitan stator) generator sinkron.

Kerusakan isolasi belitan jangkar generator sinkron

Penyebab :

Akibat :

PENGAMAN DIFERENSIAL GENERATORGEN.

CB

Rele deferensial

Hubung singkat antara fasa, gangguan ini terjadi bila isolasi antar fasa rusak bisa terjadi dalam stator generator maupun diluar stator generator.

Untuk melindungi generator dari gangguan ini dipakai rele diferensial yang segera men-trip PMT generator, PMT arus medan penguat dan memberhentikan mesin penggerak generator. Hal ini diperlukan untuk menghentikan sama sekali GGL yang dibangkitkan dalam stator generator, sehingga hubung singkat antar fasa dapat segera berhenti.

Rele DIFERENSIAL GENERATOR

Penyebab: Terjadi kebocoran isolasi di stator (belitan stator), sehingga terjadi gangguan hubung singkat fasa ketanah antara stator dan tanah

Akibat: Kerusakan pada belitan stator

BUS GEN.

OCR

CT

CB

GEN.Rn

TRAFO

BEBAN

PENGAMAN BELITAN STATOR KE TANAH

CB – Circuits Breaker (Pemutus Tenaga/PMT)CT - Current TransformerOCR – Over Current Relay

Gangguan ini tidak dapat dideteksi oleh rele diferensial bila titik netral generator tidak ditanahkan. Oleh karenanya ada rele hubung tanah untuk melindungi generator terhadap gangguan hubung tanah

(a) Gambar rele hubung tanah (GF) yang titik netral dari generator tidak ditanahkan dengan pemasangan transformator tegangan

(b) Gambar rele hubung tanah (GF) yang titik netral dari generator ditanahkan melalui tahanan (R).

GFGF

R

(a) (b)

Pemasangan Rele hubung tanah

Untuk pengaman generator yang titik netralnya tidak ditanahkan perlu dipasang transformator tegangan yang berfungsi mendeteksi kenaikan tegangan titik netral terhadap tanah dan selanjutnya akan menyebabkan rele hubung tanah (GF) bekerja. Tegangan titik netral terhadap tanah akan naik bila ada gangguan hubung tanah dan selanjutnya akan menyebabkan rele (GF) bekerja.

Penyebab : Prime-mover dari salah satu generator rusak, mengakibatkan generator sinkron tidak berputar.

Akibat :Ada suplai listrik dari generator sinkron lain atau sistem, sehingga

generator menjadi motor

PENGAMAN DAYA (BALIK) BUS GEN.

GEN.

CT

PT

SISTEM

RPR

IR

RPR – Reverse Power RelayIR - Impedance Relay CT- Current TransformerPT – Potential Transformer

Penyebab: Hilangnya eksitasi

Akibat :Daya reaktif balik dari sistem masuk ke generator sinkron,

atau generator sinkron menyerap daya reaktif (var) sistem

PENGAMAN HILANG MEDAN (LOSS OF EXCITATION)

BUS GEN.

GEN.

CT

PT

SISTEM

RPR

IR

RPR – Reverse Power RelayIR - Impedance Relay CT- Current TransformerPT – Potential Transformer

Bila terjadi gangguan pada rangkaian arus penguat, sehingga medan penguat generator menjadi lemah atau hilang, maka generator mengalami kondisi “out of step” atau lepas dari sinkronisasinya dengan sistem dan dapat menimbulkan gangguan dalam sistem khususnya.Oleh karenanya pada generator yang mempunyai daya reaktif besar disediakan Loss of Field relay untuk mencegah terjadinya situasi out of step tersebut diatas dengan jalan men-trip PMT generator bila arus penguat hilang atau menjadi terlalu lemah oleh karena ada gangguan pada sirkit arus penguat.

pembebanan melebihi kapasitas generator sinkron

kerusakan sistem pendingin

belitan jangkar generator sinkron bisa panas dapat merusak isolasi belitan stator dan isolasi antara belitan ke inti

Akibat :

Penyebab :

GEN.

RTD

CB

PENGAMAN TEMPERATUR GENERATOR

RTD – Resistance Temperature DetectorsCB – Circuits Breaker / PMT

Hal ini bisa terjadi pada stator atau pada bantalan generator, yang menyebabkan kenaikan suhu tersebut karena pembebanan lebih pada generator yang terlalu lama, ventilasi yang kurang sempurna atau karena banyak kotoran yang menempel pada isolasi lilitan stator sehingga menghambat pelepasan panas lilitan stator. Aliran minyak pelumas yang kurang baik juga bisa menyebabkan suhu yang tinggi. Untuk mengamankan generator terhadap masalah suhu yang tinggi, dipakai rele suhu yang pada tahap pertama membunyikan alarm dan pada tahap berikutnya men-trip PMT generator.

Gangguan pada sistem sehingga lepas beban

Governor tidak mampu kembalikan putaran normal

Dapat terjadi vibrasi balancing pada putaran tertentu Dapat merusakkan bearing dan shaft Frekuensi naik

CB

BUS GEN.

SPEED SENSOR

GEN.

TRANSDUCER

MESIN.

Penyebab :

Akibat : Over speed

PENGAMAN OVER SPEED

Ketidak seimbangan arus fasa beban

GEN.CB

NEG.SEQFILTER

OCR

Penyebab :

Akibat : Memanaskan belitan jangkar generator sinkron apabila bertahan lama

PENGAMAN KETIDAK SEIMBANGAN ARUS GENERATOR SINKRON

1- 51V, backup over current relay, pengendalian tegangan atau kontrol tegangan

1-51G, backup ground time over current relay

1. GENERATOR KECIL (sistem isolated)Daya: 500 s/d 1000 kVA tegangan 600 V (maksimum)

SKEMA PENGAMAN GENERATOR SINKRON

2. GENERATOR SEDANG (sistem isolated/ paralel)Daya: 500 s/d 12 500 kVA tegangan 600 V (maksimum)

3 - 51V, backup over current relay, pengendalian tegangan atau kontrol tegangan

1 -51G, backup ground time overcurrent relay

1 - 87, differential relay 1 - 32, reserve power relay untuk

pengendalian protection 1 – 40, impedance relay, untuk pengaman

kehilangan medan

3 - 51V, backup over current relay, pengendalian tegangan atau kontrol tegangan

1 - 51G, backup ground time over current relay

1 - 87, differential relay 1 - 32, reserve power relay untuk

peng endalian protection

1 – 40, impedance relay, untuk pengaman kehilangan medan

1 – 46, Negative phase sequence over current relay untuk protection kondisi unbalanced

Lanjutan

3 - 51V, backup overcurrent relay, pengendalian tegangan atau kontrol tegangan

1 -51G, backup ground time overcurrent relay

1 - 87, differential relay 1 – 87G, ground differential relay 1 - 32, reserve power relay untuk

peng endalian protection

1 – 40, impedance relay, untuk pengaman kehilangan medan

1 – 46, Negative phase sequence over current relay untuk protection kondisi unbalanced.

1 – 49, temp relay untuk monitor belitan temp stator

1 – 64F, generator field relay, hanya untuk mesin yg mempunyai medan supply slip rings

1 – 60, voltage balance relay

Lanjutan

TERIMA KASIH