Proteksi Generator - · PDF fileBusbar Gambar 3. 21-24 April 2003 Kursus "Generator,...
Transcript of Proteksi Generator - · PDF fileBusbar Gambar 3. 21-24 April 2003 Kursus "Generator,...
PROTEKSI GENERATOR
Oleh :
Ir. Djiteng Marsudi
21-24 April 2003 Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection" 2
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" 3
Proses Penyampaian Tenaga Listrik
Saluran Transmisi
Pusat Listrik
~3
Gardu Induk Jaringan Distribusi
JTM
: Generator 3 Fasa
: Pemutus Tenaga (PMT) = Circuit Breaker (CB)
: Pemutus Beban (PMB) = Load Break Switch
: Pemisah (PMS) = Isolating Switch
: Jaringan Tegangan Menengah
: Jaringan Tegangan Rendah
: Alat Pembatas dan Pengukur
: Instalasi Rumah
~3
JTM
JTR
APP
IR
A.P.P.
I.R.
J.T.R.
GarduDistribusi
Gambar 1
21-24 April 2003 Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection" 4
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" 5
Bagan 3 Garis dari Generator
~3
Mesin penggerak
Generator
PMT Generator
PMT Medan Penguat
Sistem Penguat
Gambar 2
21-24 April 2003 Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection" 6
Hubungan Generator dalam sebuah Pusat Listrik Kecil (Tanpa Trafo Blok)
~
~
~
Ke Jaringan Distribusi
Trafo pemakaian sendiri
Generator
Busbar
Gambar 3
21-24 April 2003 Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection" 7
~
G~
GGenerator
Trafo PS
Tegangan MenengahJaringan Distribusi
Hubungan Generator dalam Pusat Listrik Menengah
Gambar 4
21-24 April 2003 Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection" 8
Hubungan Generator dalam Pusat Listrik Besar
Gambar 5
G
G
Trafo PS
Trafo untuk
Saluran TransmisiTegangan Tinggi
Start
Trafo PS
Generator Trafo Unit
Trafo UnitGenerator
21-24 April 2003 Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection" 9
Generator Tegangan Rendah1. 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" 10
T
S
R
S
R
N
T
21-24 April 2003 Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection" 11
PENTANAHANTITIK 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" 12
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 ketahananTermal yang tinggi.
21-24 April 2003 Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection" 13
Metoda Pentanahan Titik Netral Generator
R
(a) (b)
L
(c)
RDistTrf
(d)
TrfDist R Tuned
Reactor
R
(e) (f)
R
DistributionTransformer Transformer
Distribution
(g)
R
TransformerZig-Zag
Gambar 6
21-24 April 2003 Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection" 14
• Pengukuran kemiringan tegangan sistem memakai Trafo Y-∇terbuka.
• Pencarian letak gangguan dilakukan dengan cara membuka PMT satu per satu sampai kemiringan hilang.
Gambar 7
Y
V
terbuka∇ terbuka
21-24 April 2003 Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection" 15
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" 16
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 dari50%) disebabkan oleh Gangguan Mesin Penggerak Generator.
21-24 April 2003 Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection" 17
d. Sehubungan dengan butir c, maka Pentanahan titik NetralGenerator umumnya melalui impedansi, sekedar menghasilkan Arus Hubung Tanah yang cukup untuk mengerjakan Relay.
e. Pada Pusat Listrik kecil, di bawah 50 MW, titik NetralGenerator 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).
f. 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" 18
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" 19
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" 20
Peran generator dalam sistem dan syarat proteksi generator
a. Sumber Energi, tripnya PMT generator sangat tidak dikehendaki karena sangat mengganggu sistem terutamagenerator 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" 21
Pengaman terhadap gangguan luarGenerator 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 saluranyang keluar dari rel sudah mempunyai proteksi sendiri,maka proteksi generator terhadap gangguan luar cukup dengan relay arus lebih dengan time delay yangrelatif lama dan dengan voltage restrain.
21-24 April 2003 Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection" 22
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" 23
Arus Hubung Singkat Generator Sinkron
Subtransient : I = V / Xd’’
Transient : I = V / Xd’
Steady State : I = V / Xd
Transient
Subtransient
Steady state
Gambar 8
21-24 April 2003 Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection" 24
Konstruksi Rele Elektromekanik
A = Kumparan ImbasT.A = Tranformator arusB = Elektro magnet untuk menutup
kontak CC = Kontak penutup rangkaian
kumparan imbasD = 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
Manual Trip
E
Pal penutup kontak
Keping imbas
AT.A
C
PMTTC
Poros
I.T
+ _
21-24 April 2003 Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection" 25
Pengaman terhadap gangguan dalam Generator
a. Hubung singkat antar fasab. Hubung singkat fasa ke tanahc. Suhu tinggid. Penguatan hilange. Arus urutan negatiff. Hubung singkat dalam sirkit rotorg. Out of Steph. Over flux
21-24 April 2003 Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection" 26
Ke Busbar
Gambar 10
Prinsip Kerja Relay Differensial
RelayI1-I2
I2 I1
Generator
3
21-24 April 2003 Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection" 27
Hubung singkat antar fasa
• Untuk proteksi dipergunakan relay differensial.• Kalau relay ini bekerja maka selain mentripkan
PMT generator, PMT medan penguat generatorharus trip juga.
• Selain itu melalui relay bantu, mesin penggerak harus dihentikan.
21-24 April 2003 Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection" 28
Proteksi Gangguan Antar Fasa Generator beserta Trafo Block
c Ic b Ib a Ia
Y
D Tran
sform
erW
inding
sR
R
R
R
R
R
Op
Op
Op
Generator Relay
GeneratorWindings
ImpedanceGrounding
Op
R
R
Op
Op
R
R
R
R
Tran
sform
er R
elay
Ia bI Ic
caI bI I
Gambar 11
21-24 April 2003 Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection" 29
Hubung Singkat Fasa – Tanah
a. Dipakai Relay Hubung Tanah terbatas (gambar 12-A).b. Relay ini memerintahkan
PMT Generator TripPMT Medan PenguatMesin 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" 30
Prinsip Kerja Relay Hubung Tanah Terbatas
N GENERATOR
R
S
T
R
Gambar 12-A
21-24 April 2003 Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection" 31
Relay hubung tanah GFpada rangkaian pengamangenerator yang titik netralnya tidak ditanahkan, mendeteksi tegangan titik Netral terhadap tanah.
Relay hubung tanah GFpada rangkaian pengamangenerator yang titik netralnya ditanahkan melalui tahanan R, mendeteksi arus yang melalui tahanan R.
Gambar 12-B Gambar 12-C
RR
R
21-24 April 2003 Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection" 32
Penguatan Hilang
• Penguatan hilang atau penguatan melemah(under exitation) bisa menimbulkan pemanasanyang berlebihan pada kepala kumparan stator
• Penguatan hilang menyebabkan gaya mekanik pada kumparan arus searah rotor hilang, terjadiout 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" 33
Daerah Kerja Relay Penguatan Hilang sebagai Relay Impedansi (Mho)
- 12 x d
x d
x
0 R
Gambar 13
21-24 April 2003 Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection" 34
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" 35
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" 36
Kurva Kemampuan Generator Sinkron
Fig 18.5
0.60
0.40
0.20
0.40
0.80
0.60
0.20
Lead
Lag
00.20 0.40 0.60 1.000.80
p
0.95
0.900.850.800.70
0.60 PF
A
A
A
A
D
H2
H4
H3
H1 0.600.80
0.90
0.85
0.95
0.70
0.98
BB
BB
CC
CC
Gambar 14
21-24 April 2003 Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection" 37
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" 38
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" 39
Metode Potentiometer
FieldWinding
RelaySensitive
Exciter
Kelemahan :
Tidak bekerja kalau gangguan terjadi dekat titik tengah medan, potentiometer kemudian perlu dirubah posisinya untuk mengatasi hal ini.
Gambar 15-A
21-24 April 2003 Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection" 40
Metode AC Injection
Exciter
ACSupply
FieldWinding
SensitiveRelay
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" 41
Metode DC Injection
Gambar 15-C
Exciter FieldWinding
_
+
SupplyAC
RelaySensitive
_
+
21-24 April 2003 Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection" 42
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" 43
Untuk Sistem Eksitasi yang tidak menggunakan sikat harus digunakan Rotating Data Transmission Device untuk mendeteksi gangguan Sistem Eksitasi.
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.
AVRV
Output GeneratorUtama
Dioda Statis
Poros
PilotExciter
MainExciter
GeneratorUtamaDioda
Berputar
I
21-24 April 2003 Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection" 44
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" 45
Rangkaian Relay Split Phase
KUMPARANSATU FASA
R
Gambar 16
21-24 April 2003 Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection" 46
Gangguan dalam mesin penggerak
Gangguan-gangguan yang demikian adalah :• Tekanan minyak pelumas terlalu rendah• Suhu air pendingin atau suhu bantalan terlalu
tinggi• Daya balik
Adakalanya gangguan dalam mesin penggerak generator memerlukan tripnyaPMT Generator.
21-24 April 2003 Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection" 47
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" 48
Suhu Tinggi
• Suhu tinggi bisa terjadi pada bantalan generatoratau pada kumparan stator.
• Hal ini masing-masing di deteksi oleh relay suhuyang 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" 49
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" 50
Suhu Air Pendingin atau Suhu Bantalan terlalu tinggi
• Sama seperti tekanan terlalu rendah
21-24 April 2003 Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection" 51
Penyebab Suhu TinggiA. Lilitan Stator
1. Beban Lebih2. Beban tidak simetris, arus urutan negatif3. Hubung singkat yang tidak terdeteksi4. Penguatan Hilang / Lemah5. Ventilasi kurang baik, hidrogin bocor6. Kotoran / debu melekat pada lilitan
B. Kumparan Rotor1. Beban stator tidak seimbang, arus urutan negatif2. Hubung singkat yang tidak terdeteksi3. Out of step4. Ventilasi kurang baik, hidrogin bocor5. Kotoran / debu melekat pada lilitan
C. Bantalan Generator1. Pelumasan kurang lancar, tekanannya kurang tinggi2. Kerusakan pada bagian yang bergeseran
21-24 April 2003 Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection" 52
Daya Balik
Daya balik dimana generator menjadi motordapat 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" 53
Putaran Lebih
• Apabila PMT generator trip, maka akan terjadi putaran lebih yang membahayakangenerator dan mesin penggeraknya.
• Untuk ini diperlukan relay putaran lebihyang memberhentikan mesin penggerak.
21-24 April 2003 Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection" 54
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" 55
Tekanan dan Kebocoran Hidrogen
Untuk generator yang didinginkan dengan gas Hidrogen, harus ada relay yangmendeteksi 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" 56
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" 57
Gambar 17
Generator Saat Start
A = Main BreakerC = Field Breaker
Initial Excitation
CPhase
Voltage
61Split
Transformer
Volt / Hz
59 / 81
PowerA Trans
Main
AVR
Period of Initial Excitation :0 - ± 80 % Nominal rpm
AVR
InitialExcitation
t
V
rpm
Volt
Dangerous starting process
rpm
Volt
Ideal starting process
21-24 April 2003 Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection" 58
GndField
BackupGnd
StatorGnd
64G
64F
Exc
C
87T TransDiff
TransDiff
87TSS87GPhase
51 Gn
51 Gn
CTAux
DiffGen
F
D
51Back UpSta AuxSS
Feeders87BG
Sta Aux
151Back Up
E
BallanceVolt 60
78
SystemBack Up
32
40
OverheatStator
61Split
49
21
46
Lose of
ExcitLose of
Sync
Trans
UnbalCurrent
51V
81
AuxVT
Freq
Over VoltVHz
Volt / Hz
59
59 / 81
GasDet
PowerA
51TN
71
Trans
Main
Voltage
FaultPress63
B
87SUTrans
Sta Serv
51 TN
SU51 TN
151 TNSU
Back UpGnd
Star UpTrans
21-24 April 2003 Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection" 59
No. Relai FungsiTrip Relai
yang Bekerja
Perintah yang diberikan oleh
Trip Relai87B Bus Differential relay 86B21 Distance Relay 86G
64F Field ground relay 86G51/GN Generator overcurrent 86G
63 Pressure relay 86G87T/SS Station service transformer diff. 86G
51TN/SS Station service transformer OC 86G51V System backup overcurrent 86G51 Time overcurrent relay 86G
51/TN Transformer overcurrent 86G87T Unit transformer differential 86G87G Generator differential relay 86G, 87X64G Generator ground relay 86G,87X61 Split phase (hydrogenerators) 86G,87X
Relai Proteksi Generator dan Fungsinya
86G membuka dan mengunci (lockout) CB Generator dan sirkit utama arus
medan, mematikan turbin dan boiler.
21-24 April 2003 Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection" 60
N o . R elai F u n g siT rip R elai
yan g B ekerja
P erin tah yan g d ib erikan o leh
T rip R elai
46 C urrent unbalance 94G 140 Field relay 94G 159 O vervoltage relay 94G 1
59 V /H z V olts/hertz relay 94G 1
81 Frequency relay 94G 278 Loss of synchronism relay 94G 2
94G 1 m em buka C B G enerator dan sirkit utam a arus m edan.
94G 2 m em buka C B G enerator.
21-24 April 2003 Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection" 61
No. Relai FungsiTrip Relai
yang Bekerja
151 Backup station auxiliary OC 86T/SU87T/SU Startup transformer differential 86T/SU
151TN/SU Startup transformer ground 86T/SU151TN Startup transformer ground backup 86T/SU86G Generator lockout relay A, B, D, H, BFI94G2 Generator zone trip relay A, BFI94G1 Generator zone trip relay A, C, H, BFI
71 Gas detector relay Alarm49 Thermal relay Alarm60 Voltage balance relay Alarm
86T/SU Startup Transformer lockout B, E87X Differential-air-cooled machines CO286B Bus lockout relay D, E, F, G
21-24 April 2003 Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection" 62
O I LCOAL G A S
FUEL INFuel Gas
OutI.D.BOILER
SUPERHEATER
REHEATER
L&R REHEAT STOP VALVES
L&R INTERCEPT VALVES
I.P
L = Local
R = Remote
21-24 April 2003 Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection" 63
FURNACE OVERPRESSURE
ALL FUEL LOST
FLAME LOST
ALL F.D. FANS OFF (1)
TURBINE TRIP
BLR. CIRC. WATER FAIL (2)
OPTIONAL TRIPS (SEE TEXT)
OPERATOR TRIP
ORFUEL MASTER TRIP
MANUAL RESET
CLOSE REHEAT SPRAY VALVES
(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" 64
OPERATOR TRIP
GENERATOR GROUND
LOSS OF EXCITATION
OPTIONAL TRIPS (SEE TEXT) TRIP
SOLENOIDTURBINE TRIPOR
AGEN. BKR. CLOSED
GENERATOR MASTER TRIP
TURNINE VALVES CLOSED
ANTI MOTORING
THRUST BRG. FAILURE
OVER - SPEED
LOW VACUUM
HAND TRIP DEVICE
LOW OIL PRESSURE
TRIPOR
STEAM PRESS. LOAD REGULATOR
SPEED & LOAD GOVERNORS
LOAD LIMITSOR
CONTROL
HYDRAULIC OR MECHANICAL LINKAGE
MAIN STOP VALVES CLOSED
CONTROL VALVES CLOSED
REHEAT STOP VALVES CLOSED
INTERCEPT VALVES CLOSED
CLOSE REHEAT SPRAY VALVES
TURBIN TRIPS
21-24 April 2003 Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection" 65
VOLTS / HERTZ TRIP
AUX. TRANF. DIFFERENTIAL
MAIN TRANSF. FAULT PRESS.
OVERALL UNIT DIFFERENTIAL
GEN. DIFFERENTIAL
STOP VALVES CLOSED
NEGATIVE SEQUENCE
UNIT TRANSF. FAULT PRESS.MANUAL RESET
GEN. MASTER TRIPOR
OPTIONAL TRIPS (SEE TEXT)
AGEN. BKR. CLOSED TRIP TURBINE
SOLENOID
BREAKER
TRIP GENERATOR
NORMAL SUPPLY BKRS.
TRIP STA. SERVICE
TRIP FIELD BREAKER TRIP VOLTAGE
REGULATOR
GENERATOR TRIPS
GENERATOR
MAINTRANSFORMER
TO SYSTEM
AUXILIARY SYSTEMSTARTING SUPPLY
AUXILIARY SYSTEMNORMAL SUPPLY
AUXILIARYMOTORS
Stanley H. Horowitz
for power systemsProtective Relaying
IEEE PRESS 1980