PROTEKSI GENERATOR. Oleh : Ir. Djiteng Marsudi

Transkripsi

1 PROTEKSI GENERATOR Oleh : Ir. Djiteng Marsudi

2 Proteksi Generator Meliputi : Stator Rotor (Sistem Penguat) Mesin Penggerak Back up instalasi di luar Generator April 2003 Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection" 2

3 Proses Penyampaian Tenaga Listrik ~ 3 Pusat Listrik Gardu Induk Jaringan Distribusi JTM Saluran Transmisi ~ 3 : Generator 3 Fasa : Pemutus Tenaga (PMT) = Circuit Breaker (CB) : Pemutus Beban (PMB) = Load Break Switch Gardu Distribusi JTM : Pemisah (PMS) = Isolating Switch : Jaringan Tegangan Menengah J.T.R. JTR : Jaringan Tegangan Rendah APP IR : Alat Pembatas dan Pengukur : Instalasi Rumah A.P.P. I.R. Gambar April 2003 Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection" 3

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 April 2003 Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection" 4

5 Bagan 3 Garis dari Generator Generator ~ 3 Mesin penggerak PMT Generator PMT Medan Penguat Sistem Penguat Gambar April 2003 Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection" 5

6 Hubungan Generator dalam sebuah Pusat Listrik Kecil (Tanpa Trafo Blok) Busbar ~ ~ ~ Generator Ke Jaringan Distribusi Trafo pemakaian sendiri Gambar April 2003 Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection" 6

7 Hubungan Generator dalam Pusat Listrik Menengah G ~ Generator G ~ Jaringan Distribusi Tegangan Menengah Trafo PS Gambar April 2003 Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection" 7

8 Hubungan Generator dalam Pusat Listrik Besar Generator G Trafo Unit Generator G Trafo PS Trafo Unit Saluran Transmisi Tegangan Tinggi Trafo PS Gambar 5 Trafo untuk Start April 2003 Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection" 8

9 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 April 2003 Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection" 9

10 R S R N T S T April 2003 Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection" 10

11 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 April 2003 Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection" 11

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 ketahanan Termal yang tinggi April 2003 Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection" 12

13 Metoda Pentanahan Titik Netral Generator R L Dist Trf R Dist R Tuned Trf Reactor (a) (b) (c) (d) Distribution Transformer Distribution Transformer Zig-Zag Transformer R R R (e) (f) (g) Gambar April 2003 Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection" 13

14 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 April 2003 Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection" 14

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 April 2003 Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection" 15

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 dari 50%) disebabkan oleh Gangguan Mesin Penggerak Generator April 2003 Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection" 16

17 d. Sehubungan dengan butir c, maka Pentanahan titik Netral Generator umumnya melalui impedansi, sekedar menghasilkan Arus Hubung Tanah yang cukup untuk mengerjakan Relay. e. 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). f. Generator Besar, di atas 100 MW, pentanahannya dilakukan melalui Trafo Distribusi untuk membatasi Arus Hubung Tanah. (Lihat gambar 6) April 2003 Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection" 17

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 April 2003 Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection" 18

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 April 2003 Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection" 19

20 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 April 2003 Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection" 20

21 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 April 2003 Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection" 21

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 April 2003 Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection" 22

23 Arus Hubung Singkat Generator Sinkron Subtransient Transient Steady state Subtransient : I = V / Xd Transient : I = V / Xd Steady State : I = V / Xd Gambar April 2003 Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection" 23

24 Konstruksi Rele Elektromekanik T.A PMT TC C A I.T Poros Keping imbas E Pal penutup kontak + _ Manual Trip 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 April 2003 Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection" 24

25 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 April 2003 Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection" 25

26 Prinsip Kerja Relay Differensial Generator 3 I 2 I 1 Ke Busbar I 1 -I 2 Relay Gambar April 2003 Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection" 26

27 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 April 2003 Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection" 27

28 Proteksi Gangguan Antar Fasa Generator beserta Trafo Block c Ic b Ib a Ia Ia Ib Ic Y D Transformer Windings Transformer Relay Op Op Op R R R R R R Ia Ib I c Generator Windings R R R R R R Op Op Op Gambar 11 Generator Relay Grounding Impedance April 2003 Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection" 28

29 Hubung Singkat Fasa Tanah a. Dipakai Relay Hubung Tanah terbatas (gambar 12-A). b. 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 April 2003 Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection" 29

30 Prinsip Kerja Relay Hubung Tanah Terbatas R N GENERATOR S T R Gambar 12-A April 2003 Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection" 30

31 R R R Relay hubung tanah GF pada rangkaian pengaman generator yang titik netralnya tidak ditanahkan, mendeteksi tegangan titik Netral terhadap tanah. Relay hubung tanah GF pada rangkaian pengaman generator yang titik netralnya ditanahkan melalui tahanan R, mendeteksi arus yang melalui tahanan R. Gambar 12-B Gambar 12-C April 2003 Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection" 31

32 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 April 2003 Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection" 32

33 Daerah Kerja Relay Penguatan Hilang sebagai Relay Impedansi (Mho) x x d 0 R Gambar 13 x d April 2003 Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection" 33

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 April 2003 Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection" 34

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 kemampuan generator. H, makin tinggi April 2003 Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection" 35

36 Kurva Kemampuan Generator Sinkron 0.80 A H A A H2 H Lead Lag A H B C B C 0.80 B C B 1.00 C p D 0.60 PF Gambar 14 Fig April 2003 Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection" 36

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) April 2003 Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection" 37

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 April 2003 Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection" 38

39 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 April 2003 Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection" 39

40 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 April 2003 Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection" 40

41 Metode DC Injection _ Exciter Field Winding + Sensitive Relay _ + AC Supply Gambar 15-C April 2003 Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection" 41

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 April 2003 Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection" 42

43 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 Pilot Exciter Main 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 April 2003 Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection" 43

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 April 2003 Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection" 44

45 Rangkaian Relay Split Phase KUMPARAN SATU FASA R Gambar April 2003 Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection" 45

46 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 April 2003 Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection" 46

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 April 2003 Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection" 47

48 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 April 2003 Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection" 48

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 April 2003 Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection" 49

50 Suhu Air Pendingin atau Suhu Bantalan terlalu tinggi Sama seperti tekanan terlalu rendah April 2003 Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection" 50

51 Penyebab Suhu Tinggi A. Lilitan Stator 1. Beban Lebih 2. Beban tidak simetris, arus urutan negatif 3. Hubung singkat yang tidak terdeteksi 4. Penguatan Hilang / Lemah 5. Ventilasi kurang baik, hidrogin bocor 6. Kotoran / debu melekat pada lilitan B. Kumparan Rotor 1. Beban stator tidak seimbang, arus urutan negatif 2. Hubung singkat yang tidak terdeteksi 3. Out of step 4. Ventilasi kurang baik, hidrogin bocor 5. Kotoran / debu melekat pada lilitan C. Bantalan Generator 1. Pelumasan kurang lancar, tekanannya kurang tinggi 2. Kerusakan pada bagian yang bergeseran April 2003 Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection" 51

52 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 April 2003 Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection" 52

53 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 April 2003 Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection" 53

54 Tegangan Lebih Apabila PMT generator trip, maka bisa terjadi tegangan lebih. Untuk ini diperlukan relay tegangan lebih April 2003 Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection" 54

55 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 April 2003 Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection" 55

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 April 2003 Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection" 56

57 V Generator Saat Start AVR A Main Power Trans Initial Excitation t Voltage Transformer 59 / 81 Volt Volt / Hz rpm Ideal starting process Initial Excitation C 61 Split Phase A = Main Breaker C = Field Breaker Volt AVR Period of Initial Excitation : 0 - ± 80 % Nominal rpm rpm Dangerous starting process Gambar April 2003 Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection" 57

58 51TN A Main Power Trans 71 Gas Det 63 Fault Press Gnd Back Up 151 TN SU Star Up Trans Gnd Backup Volt 60 Trans Voltage Ballance B 87T Trans Diff Exc 64F C Field Gnd Stator Overheat Split Phase Lose of Sync Lose of Excit 87G Gen Diff System Back Up V Current Unbal 59 / 81 Volt / Hz VHz Aux VT Over Volt Freq Trans Diff 87T SS Sta Aux Back Up 51 Sta Serv Trans 51 TN SU 51 TN SS Sta Aux Back Up SU Aux CT D E 64G Stator Gnd 51 Gn 51 Gn F Feeders G 87B April 2003 Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection" 58

59 Relai Proteksi Generator dan Fungsinya No. Relai Fungsi Trip Relai yang Bekerja Perintah yang diberikan oleh Trip Relai 87B Bus Differential relay 86B 21 Distance Relay 86G 64F Field ground relay 86G 51/GN Generator overcurrent 86G 63 Pressure relay 86G 87T/SS Station service transformer diff. 86G 51TN/SS Station service transformer OC 86G 51V System backup overcurrent 86G 51 Time overcurrent relay 86G 51/TN Transformer overcurrent 86G 87T Unit transformer differential 86G 87G Generator differential relay 86G, 87X 64G Generator ground relay 86G,87X 61 Split phase (hydrogenerators) 86G,87X 86G membuka dan mengunci (lockout) CB Generator dan sirkit utama arus medan, mematikan turbin dan boiler April 2003 Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection" 59

60 No.Relai Fungsi Trip Relai yang B ekerja Perintah yang diberikan oleh Trip Relai 46 Current unbalance 94G 1 40 Field relay 94G 1 59 O vervoltage relay 94G V /H z V o lts/h e rtz re la y 9 4 G 1 81 Frequency relay 94G 2 78 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 April 2003 Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection" 60

61 No. Relai Fungsi Trip Relai yang Bekerja 151 Backup station auxiliary OC 86T/SU 87T/SU Startup transformer differential 86T/SU 151TN/SU Startup transformer ground 86T/SU 151TN Startup transformer ground backup 86T/SU 86G Generator lockout relay A, B, D, H, BFI 94G2 Generator zone trip relay A, BFI 94G1 Generator zone trip relay A, C, H, BFI 71 Gas detector relay Alarm 49 Thermal relay Alarm 60 Voltage balance relay Alarm 86T/SU Startup Transformer lockout B, E 87X Differential-air-cooled machines CO2 86B Bus lockout relay D, E, F, G April 2003 Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection" 61

62 COAL O I L G A S FUEL IN BOILER I.D. Fuel Gas Out SUPERHEATER L = Local REHEATER R = Remote L&R REHEAT STOP VALVES L&R INTERCEPT VALVES I.P April 2003 Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection" 62

63 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 April 2003 Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection" 63

64 OPERATOR TRIP GENERATOR GROUND LOSS OF EXCITATION OPTIONAL TRIPS (SEE TEXT) TURNINE VALVES CLOSED OR TURBINE TRIP SOLENOID TRIP GEN. BKR. CLOSED A GENERATOR MASTER TRIP ANTI MOTORING MAIN STOP VALVES CLOSED HAND TRIP DEVICE CONTROL VALVES CLOSED LOW VACUUM REHEAT STOP VALVES CLOSED OVER - SPEED THRUST BRG. FAILURE OR TRIP INTERCEPT VALVES CLOSED CLOSE REHEAT SPRAY VALVES LOW OIL PRESSURE STEAM PRESS. LOAD REGULATOR SPEED & LOAD GOVERNORS LOAD LIMITS OR CONTROL HYDRAULIC OR MECHANICAL LINKAGE TURBIN TRIPS April 2003 Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection" 64

65 STOP VALVES CLOSED GEN. BKR. CLOSED GEN. DIFFERENTIAL A TRIP TURBINE SOLENOID OVERALL UNIT DIFFERENTIAL TRIP GENERATOR NEGATIVE SEQUENCE MAIN TRANSF. FAULT PRESS. UNIT TRANSF. FAULT PRESS. AUX. TRANF. DIFFERENTIAL VOLTS / HERTZ TRIP OPTIONAL TRIPS (SEE TEXT) OR GEN. MASTER TRIP MANUAL RESET BREAKER TRIP STA. SERVICE NORMAL SUPPLY BKRS. TRIP FIELD BREAKER TRIP VOLTAGE REGULATOR GENERATOR TRIPS TO SYSTEM MAIN TRANSFORMER AUXILIARY SYSTEM STARTING SUPPLY GENERATOR AUXILIARY SYSTEM NORMAL SUPPLY Protective Relaying for power systems AUXILIARY MOTORS Stanley H. Horowitz IEEE PRESS April 2003 Kursus "Generator, Transformer, and MV Feeder Protection" 65