BAB II LANDASAN TEORI 2.1. GENERATOR SINKRON Konversi energi elektromagnetik yaitu perubahan energi dari bentuk mekanik ke bentuk listrik dan bentuk listrik ke bentuk mekanik. Generator sinkron (altenator) merupakan jenis mesin listrik yang berfungsi untuk menghasilkan tegangan bolak-balik dengan cara mengubah energi mekanis menjadi energi listrik. Energi mekanis diperoleh dari putaran rotor yang digerakkan oleh penggerak mula (prime mover), sedangkan energi listrik diperoleh dari proses dari proses induksi elektromagnetik yang terjadi pada kumparan stator dan rotornya. Generator sinkron dengan defenisi sinkronnya, mempunyai makna bahwa frekuensi listrik yang dihasilkannya sinkron dengan putaran mekanis generator tersebut. Rotor generator sinkron yang terdiri dari belitan medan dengan suplai arus searah akan menghasilkan medan magnet yang diputar dengan kecepatan yang sama dengan kecepatan putar rotor. Generator arus bolak balik dibagi menjadi dua jenis, yaitu: a. Generator arus bolak balik 1 fasa b. Generator arus bolak balik 3 fasa 5
6 Gambar diagram kedua bentuk generator arus bolak balik tersebut dapat dilihat dari Gambar 2.1 berikut (a) Gambar 2.1 (b) (a) Generator AC satu fasa dua kutub (b) Generator AC tiga fasa dua kutub Generator sinkron sering dijumpai pada pusat-pusat pembangkit tenaga listrik (dengan kapasitas yang relative besar). Misalnya pada PLTA, PLTU, PLTD dan lain-lain. Selain generator dengan kapasitas besar, kita mengenal juga generator dengan kapasitas yang relatif kecil, misalnya generator yang digunakan untuk penerangan darurat yang sering disebut Generator Set. 2.2. KONSTRUKSI GENERATOR SINKRON Generator sinkron mengkonversi energi mekanik menjadi energi listrik bolakbalik secara elektromagnetik. Energi mekanik berasal dari penggerak mula yang memutar rotor, sedangkan energi listrik dihasilkan dari proses induksi elektromagnetik yang terjadi pada kumparan-kumparan stator. Pada gambar 2.2 dapat dilihat bentuk sederhana dari sebuah generator sinkron.
7 Gambar 2.2 Konstruksi Generator Sinkron Secara umum generator sinkron terdiri atas stator, rotor, dan celah udara. Stator merupakan bagian dari generator sinkron yang diam sedangkan rotor adalah bagian yang berputar. Celah udara adalah ruang antara stator dan rotor. Pada bagian ini akan dibahas mengenai konstruksi generator sinkron secara garis besar. Bagian bagian generator yang dibahas pada bagian ini antara lain : (a) Stator (b) Rotor 2.2.1 Stator Stator (armature) adalah bagian yang berfungsi sebagai tempat untuk menerima induksi magnet dari rotor. Arus AC yang menuju ke beban disalurkan melalui stator. Komponen ini berbentuk sebuah rangka silinder dengan lilitan kawat konduktor yang sangat banyak. Stator terdiri dari beberapa komponen utama, yaitu:
8 a. Rangka stator Rangka stator merupakan rumah (kerangka) yang menyangga inti jangkar generator. b. Inti Stator Inti stator terbuat dari laminasi-laminasi baja campuran atau besi magnetic khusus terpasang ke rangka stator. c. Alur (slot) dan Gigi Alur dan gigi merupakan tempat meletakkan kumparan stator. Ada 3 (tiga) bentuk alur stator yaitu terbuka, setengah terbuka, dan tertutup seperti pada gambar 2.3 berikut : Gambar 2.3 Bentuk-bentuk alur d. Kumparan Stator (Kumparan Jangkar) Kumparan jangkar biasanya terbuat dari tembaga. Kumparan ini merupakan tempat timbulnya ggl induksi. Belitan jangkar (stator) yang umum digunakan oleh mesin sinkron tiga fasa, ada dua tipe yaitu: a. Belitan satu lapis (Single Layer Winding). Gambar 2.4 memperlihatkan belitan satu lapis karena hanya ada satu sisi lilitan di dalam masing - masing alur. Bila kumparan tiga phasa dimulai pada Sa, Sb, dan Sc dan berakhir di Fa, Fb, dan Fc bisa disatukan dalam dua cara, yaitu hubungan bintang dan segitiga. Antar kumparan phasa dipisahkan sebesar 120
9 derajat listrik atau 60 derajat mekanik, satu siklus ggl penuh akan dihasilkan bila rotor dengan 4 kutub berputar 180 derajat mekanis. Satu siklus ggl penuh menunjukkan 360 derajat listrik, adapun hubungan antara sudut rotor mekanis α mek dan sudut listrik α lis, adalah: α lis = α mek... ( 2.1 ) Gambar 2.4 Belitan Satu Lapis Generator Sinkron Tiga Fasa b. Belitan berlapis ganda (Double Layer Winding). Kumparan jangkar yang diperlihatkan pada hanya mempunyai satu lilitan per kutub per phasa, akibatnya masing masing kumparan hanya dua lilitan secara seri. Bila alur-alur tidak terlalu lebar, masing-masing penghantar yang berada dalam alur akan membangkitkan tegangan yang sama. Masing masing tegangan phasa akan sama untuk menghasilkan tegangan per penghantar dan jumlah total dari penghantar per phasa. Dalam kenyataannya cara seperti ini tidak menghasilkan cara yang efektif dalam penggunaan inti stator, karena variasi kerapatan fluks dalam inti dan juga melokalisir pengaruh panas dalam daerah alur dan menimbulkan harmonik. Untuk mengatasi masalah ini, generator praktisnya mempunyai kumparan terdistribusi dalam beberapa alur per kutub per phasa.
10 Gambar 2.5 Belitan Berlapis Ganda Generator Sinkron Tiga Fasa Gambar 2.5 memperlihatkan bagian dari sebuah kumparan jangkar yang secara umum banyak digunakan. Pada masing masing alur ada dua sisi lilitan dan masing masing lilitan memiliki lebih dari satu putaran. Bagian dari lilitan yang tidak terletak ke dalam alur biasanya disebut winding overhang, sehingga tidak ada tegangan dalam winding overhang. 2.2.2. Rotor Rotor terdiri dari tiga komponen utama yaitu: a. Slip Ring Slip ring merupakan cincin logam yang melingkari poros rotor tetapi dipisahkan oleh isolasi tertentu. Terminal kumparan rotor dipasang ke slip ring ini kemudian dihubungkan ke sumber arus searah melalui sikat (brush) yang letaknya menempel pada slip ring. b. Kumparan Rotor (Kumparan Medan) Kumparan medan merupakan unsur yang memegang peranan utama dalam menghasilkan medan magnet. Kumparan ini mendapat arus searah dari sumber eksitasi tertentu.
11 c. Poros Rotor Poros rotor merupakan tempat meletakkan kumparan medan, dimana pada poros rotor tersebut telah dibentuk slot-slot secara parallel terhadap poros rotor. Rotor pada generator sinkron pada dasarnya adalah sebuah elektromagnet yang besar. Kutub medan magnet rotor dapat berupa silent pole (kutub menonjol) dan non silent pole (kutub silinder). a. Jenis Kutub Menonjol (Silent Pole) Pada jenis silent pole, kutub magnet menonjol keluar dari permukaan rotor. Belitan-belitan medannya dihubung seri. Ketika belitan medan ini disuplai oleh eksiter, maka kutub yang berdekatan akan membentuk kutub berlawanan. Gambaran bentuk kutub menonjol generator sinkron seperti pada gambar 2.6 berikut : Gambar 2.6 Rotor kutub menonjol Rotor kutub menonjol umumnya digunakan pada generator sinkron dengan kecepatan putar rendah dan sedang (120-400 rpm). Generator sinkron tipe seperti ini biasanya dikopel oleh mesin diesel atau turbin air pada sistem pembangkit listrik. Rotor kutub menonjol baik digunakan untuk putaran rendah dan sedang karena:
12 Kutub menonjol akan mengalami rugi-rugi angin yang besar dan bersuara bising jika diputar dengan kecepatan tinggi. Konstruksi kutub menonjol tidak cukup kuat untuk menahan tekanan mekanis apabila diputar dengan kecepatan tinggi. b. Jenis Kutub Silindris (Non Silent Pole) Pada jenis non salient pole, konstruksi kutub magnet rata dengan permukaan rotor. Jenis rotor ini terbuat dari baja tempa halus yang berbentuk silinder yang mempunyai alur-alur terbuat di sisi luarnya. Belitan-belitan medan dipasang pada alur-alur di sisi luarnya dan terhubung seri yang dienerjais oleh Eksiter. Gambaran bentuk kutub silinder generator sinkron tampak seperti pada Gambar 2.7 berikut : Gambar 2.7 Rotor kutub silindris Rotor silinder umumnya digunakan pada generator sinkron dengan kecepatan putar tinggi (1500 atau 3000 rpm) seperti yang terdapat pada pembangkit listrik tenaga uap. Rotor silinder baik digunakan pada kecepatan putar tinggi karena: Konstruksinya memiliki kekuatan mekanik yang baik pada kecepatan putar tinggi
13 Distribusi di sekeliling rotor mendekati bentuk gelombang sinus sehingga lebih baik dari kutub menonjol. 2.3 PRINSIP KERJA GENERATOR SINKRON Adapun prinsip kerja dari suatu generator sinkron adalah 1. Kumparan medan yang terdapat pada rotor dihubungkan dengan sumber eksitasi tertentu yang akan mensuplai arus searah terhadap kumparan medan. Dengan adanya arus searah yang mengalir melalui kumparan medan maka akan menimbulkan fluks yang besarnya terhadap waktu adalah tetap. 2. Penggerak mula (Prime Mover) yang sudah terkopel dengan rotor segera dioperasikan sehingga rotor akan berputar pada kecepatan nominalnya... ( 2.2 ) dimana : n = Kecepatan putar rotor (rpm) P = Jumlah kutub rotor f = frekuensi (Hz) 3. Perputaran rotor tersebut sekaligus akan memutar medan magnet yang dihasilkan oleh kumparan medan. Medan putar yang dihasilkan pada rotor akan diinduksikan pada kumparan jangkar sehingga pada kumparan jangkar yang terletak di stator akan menghasilkan fluks magnetik yang berubah-ubah besarnya terhadap waktu. Adanya perubahan fluks magnetik yang melingkupi suatu kumparan akan menimbulkan ggl induksi pada ujung-ujung kumparan tersebut, hal tersebut sesuai dengan persamaan :
14 Bila : ( ) Bila : ( ) ( ) ( ) Bila : Maka :. (2.3) Dimana : E eff = GGL induksi (volt) n = Putaran (rpm) N = Jumlah belitan f = Frekuensi (Hz) C = Konstanta p = Jumlah kutub = Fluks magnetic (weber) Untuk generator sinkron tiga fasa, digunakan tiga kumparan jangkar yang ditempatkan di stator yang disusun dalam bentuk tertentu, sehingga susunan kumparan jangkar yang sedemikian akan membangkitkan tegangan induksi pada ketiga kumparan jangkar yang besarnya sama tapi berbeda fasa 1200 satu sama lain. Setelah itu ketiga terminal kumparan jangkar siap dioperasikan untuk menghasilkan energi listrik.
15 2.4 ISOLASI PADA GENERATOR Sistem isolasi generator menggabungkan beberapa material berbeda untuk memproteksi lilitan medan dan lilitan stator, sehingga bagian utama sistem melibatkan banyak pengujian untuk mendapatkan batasan batasan isolasi. Ini meliputi kekuatan dielektrik yang telah secara tradisional berhasil dengan menggunakan mika dalam bermacam macam bentuk. Generator yang disusun dengan isolasi lilitan asphalt-mika telah mempunyai sejarah dapat menyerap kelembaban yang dalam beberapa kasus membutuhkan pengeringan lilitan untuk mendapatkan level resistansi isolasi yang memuaskan. Sekarang lilitan menggunakan isolasi epoxy-mica karena mempunyai kekuatan mekanik dan kekedapan terhadap air, oli atau kontaminasi lain terhadap isolasi, yang ditimbulkan selama kondisi abnormal. [1] Gambar 2.8 Isolasi pada lilitan stator generator (armature)
16 Gambar 2.9 Isolasi pada rotor generator (field) Fungsi utama isolasi adalah membatasi tegangan pada isolasi, jika tegangan yang berlebihan diterapkan pada lilitan, stress tegangan akan mengakibatkan pemanasan pada isolasi dan dapat mengakibatkan kerusakan. Tentunya level tegangan yang cukup tinggi akan menghasilkan breakdown dengan segera. Mempertahankan kekompakan dan kualitas sistem isolasi adalah sangat penting terhadap pemanasan, kehampaan, kerusakan mekanis atau ketidaknormalan lain yang mengakibatkan kelemahan terhadap isolasi. Kelemahan isolasi ini akan meningkat secara berkelanjutan pada saat generator terus beroperasi pada tegangan kerja. Jika tegangan breakdown mengalir pada isolasi sementara generator melayani beban, ini kemungkinan besar akan mengakibatkan kerusakan yang terjadi pada komponen generator, ini dapat menjadi sangat serius karena akan membutuhkan rewinding atau pengantian lilitan. Untuk menghindari masalah - masalah tersebut maka seharusnya dilakukan pemeliharaan secara berkala terhadap semua komponen dari sistem isolasi sehingga kita dapat mencegah masalah - masalah tersebut sebelum terjadi.
17 Dikarenakan isolasi digunakan untuk memisahkan bagian-bagian yang bertegangan, maka pemakaian bahan penyekat perlu mempertimbangkan sifat kelistrikannya. Di samping itu juga perlu mempertimbangkan sifat thermal, sifat mekanis dan sifat kimia. Sifat kelistrikan mencakup resistivitas, permitivitas, dan kerugian dielektrik. Penyekat membutuhkan bahan yang memmpunyai resistivitas yang besar agar arus yang bocor sekecil mungkin ( dapat diabaikan ). Yang perlu diperhatikan di sini adalah bahwa bahan isolasi yang higroskopis hendaknya dipertimbangkan penggunaanya pada tempat-tempat yang lembab karena resistivitasnya akan turun. Resistivitas juga akan turun jika tegangan yang diberikan naik. [1] Suhu juga berpengaruh terhadap kekuatan mekanis, kekerasan, viskositas, ketahanan terhadap pengaruh kimia dan sebagainya. Bahan isolasi dapat rusak diakibatkan oleh panas pada kurun waktu tertentu. 2.4.1 Pembagian Kelas Bahan Isolasi. Bahan penyekat atau isolasi dapat dibagi atas beberapa kelas berdasarkan suhu kerja maksimum, yaitu sebgai berikut: 1. Kelas Y, suhu kerja maksimum 90 C. Yang termasuk dalam kelas ini adalah bahan berserat organis seperti katun, sutera alam, wol sintetis, rayon serat poliamid, kertas, prespan, kayu, polietilen, polivinil, karet, dan sebagainya. Bahan-bahan ini tidak dicelup dalam bahna pernis atau bahan pencelup lainnya. Termasuk juga bahan termoplastik yang dapat lunak pada suhu rendah.
18 2. Kelas A, suhu kerja maksimum 150 C. Yaitu bahan berserat dari kelas Y yang telah dicelup dalam pernis aspal atau kompon, minyak trafo, email yang dicampur dengan vernis dan poliamil atau yang terendam dalam cairan dielektrikum seperti penyekat fiber pada transformator yang terendam minyak. Bahan-bahan ini adalah katun, sutera, dan kertas yang telah dicelup, termsuk kawat emai ( enamel ) yang terlapis dammar-eleo dan dammar-polyamide. 3. Kelas E, suhu kerja maksimum 120 C. Yaitu bahan penyekat kawat enamel yang memakai bahan pengikat polyvinylformal, polyurethane dan dammar epoxy dan bahan pengikat lain sejenis dengan bahan selulosa, pertinaks dan tekstolit, film triacetate, film dan serat polyethylene terephalate. 4. Kelas B, suhu kerja maksimum 150 C. Yaitu bahan non-organik seperti mika, fiber, asbes yang dicelup atau direkat menjadi satu dengna vernis atai kompon, dan biasanya tahan panas dengan dasar minyak pengering, bitumen sirlak, bakelit dan sebagainya. 5. Kelas F, suhu kerja maksimum 155 C. Yaitu bahan bukan ohrganik yang dicelup atau direkat menjadi satu dengan epoksi, poliurethan, atau vernis yang tahan panas tinggi. 6. Kelas H, suhu kerja maksimum 180 C. Semua bahan komposiis dengan bahan dasar mika, asbes dan gelas fiber yang dicelup dalam nahan silicon tanpa campuran bahna berserat misalnya kertas, katun dan sebagainya. Dalam kelas ini termasuk juga karet silicon dan email kawat poliamid murni.
19 7. Kelas C, suhu kerja maksimum diatas 180 C. Bahan anorganik yang tidak dicelup dan tidak terikat dengan substansi sorganik, misalnya mika, mikanit yang tahan panas ( menggunakan bahan pengikat anorganik ), mikaleks, gelas, dan bahan keramik. Hanya stu bahan organic saja yang termasuk dalam kelas C yaitu, politetra fluoroetilen ( Teflon ). 2.5 SISTEM RELAY PROTEKSI GENERATOR Relay proteksi utama yang digunakan pada generator yang ada di pembangkit, antara lain adalah : Gambar 2.10 Penempatan Peralatan Pengaman Elektris pada Generator Differential Relay Differential Relay untuk melindungi generator dari gangguan akibat hubung singkat (short circuit) antar fasa-fase atau fase ke tanah. Cara
20 kerja relay differensial adalah dengan cara membandingkan arus pada sisi primer dan sisi sekunder, Dalam kondisi normal jumlah arus yang mengalir melalui peralatan listrik yang diproteksi bersirkulasi melalui loop pada kedua sisi di daerah kerja. Jika terjadi gangguan didalam daerah kerja relay differensial, maka arus dari kedua sisi akan saling menjumlah dan relay akan memberi perintah kepada PMT/CB untuk memutuskan arus. Gambar 2.11 Skema Defferential Relay Stator Earth Fault Relay Stator Earth Fault Relay untuk mendeteksi gangguan pentanahan atau grounding pada generator. Ground fault dideteksi dengan mem-biased rangkaian medan dengan tegangan DC, yang menyebabkan akan ada arus mengalir melalui relay jika terjadi gangguan tanah. Gambar 2.12 Skema Stator Earth Fault Relay
21 Rele Tegangan Lebih (Over voltage Relay) Pada generator yang besar umumnya menggunakan sistem pentanahan netral melalui transformator dengan tahanan di sisi sekunder. Sistem pentanahan ini dimaksudkan untuk mendapatkan nilai impedansi yang tinggi sehingga dapat membatasi arus hubung singkat agar tidak menimbulkan bahaya kerusakan pada belitan dan saat terjadi gangguan hubung singkat stator ke tanah. Arus hubung singkat yang terjadi di sekitar titik netral relatif kecil sehinga sulit untuk dideteksi oleh rele differensial. Dengan dipasang transformator tegangan, arus yang kecil tersebut akan mengalir dan menginduksikan tegangan pada sisi sekunder transformator. Untuk mengatasi hal tersebut digunakan rele pendeteksi tegangan lebih yang dipasang pada sisi sekunder transformator tegangan. Tegangan yang muncul pada sisi sekunder transformator tegangan akan membuat rele tegangan berada pada kondisi mendeteksi apabila perubahan tegangan melebihi nilai settingnya dan generator akan trip. Gambar 2. Merupakan skema dari rele tegangn lebih Gambar 2.13 Skema Over Voltage Relay Rangkaian ini sangat baik karena dapat membatasi aliran arus nol yang mengalir ke dalam generator ketika terjadi hubung singkat fasa ke tanah
22 di sisi tegangan tinggi transformator tegangan. Akan tetapi karena efek kapasitansi pada kedua belitan transformator dapat menyebabkan adanya arus bocor urutan nol yang dapat mengaktifkan rele tegangan lebih di sisi netral generator. Dengan demikian rele tegangan lebih yang dipasang harus mempunyai waktu tunda yang dapat dikoordinasikan dengan rele di luar generator. Adapun penyebab overvoltage adalah sebagai berikut: Kegagalan AVR. Kesalahan operasi sistem eksitasi. Pelepasan beban saaat eksitasi dikontrol secara manual. Pemisahan generator dari sistem saat islanding. Rele Gangguan Rotor Hubung Tanah (Rotor Earth Fault Relay) Hubung tanah dalam sirkuit rotor, yaitu hubung singkat antara konduktor rotor dengan badan rotor dimana dapat menimbulkan distorsi medan magnet yang dihasilkan rotor dan selanjutnya dapat menimbulakn 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 rotor hubung tanah pada prinsipnya merupakan rele arus lebih untuk arus searah. Rele gangguan rotor hubung tanah pada PLTG Unit 1.1 digambarkan sebagai berikut: Gambar 2.14 Skema Rele Gangguan Rotor Hubung Tanah
23 Pada skema diatas, sebuah potensiometer di hubungkan paralel dengan kumparan medan. Pada titik tengah potensiometer dihubungkan ke tanah melewati rele tegangan. Bila terjadi gangguan hubung tanah pada kumparan medan akan menghasilkan tegangan yang melewati rele. Bila terjadi gangguan pada bagian terakhir kumparan, akan menyebabkan nilai tegangan maksimum. Akan ada bagian yang tidak dapat terdeteksi yang berada pada titik tengah kumparan medan, yang mana menyebabkan beda potensial yang sama di titik pengukuran pada potensiometer. Untuk mencegah adanya gangguan yang tidak terdeteksi pada titik tersebut maka pada titik-titik pengukuran pada potensiometer dibedakan menggunakan push button atau switch. Sangat disarankan untuk dilakukan pengecekan pada titik-titik yang tidak dapat terdeteksi minimal 1 kali perhari. Skema ini sangat sederhana karena tidak membutuhkan daya tambahan. Rele dengan setting 5% dari tegangan nominal exciter sudah cukup. Potensiometer akan menyerap tegangan sekitar 60 volt. Rele Kehilangan Medan Penguat Rotor (Lost of Rotor Excitation Relay) Hilangnya medan penguat pada rotor akan mengakibatkan generator kehilangan sinkronisasi dan berputar di luar kecepatan sinkronnya sehingga generator beroperasi sebagai generator asinkron. Daya reaktif yang diambil dari sistem ini akan dapat melebihi rating generator sehingga menimbulkan overload pada belitan stator dan menimbulkan overheat yang menimbulkan penurunan tegangan generator. Hilangnya medan penguat rotor dapat dideteksi dengan kumparan yang dipasang paralel dengan main exciter
24 dan kumparan rotor generator. Pada kumparan ini akan mengalir arus yang apabila nilainya kurang dari arus setting yang diinginkan, maka akan membuat rele mengeluarkan sinyal alarm atau trip. Gambar berikut merupakan skema dari rele kehilangan penguat pada rotor Gambar 2.15 Skema Rele Kehilangan Penguat pada Rotor Rele Arus Lebih (Over current Relay) Rele ini berfungsi mendeteksi arus lebih yang mengalir dalam kumparan stator generator. Skema rangkaian rele arus lebih seperti gambar dibawah ini Gambar 2.16 Skema Rele Arus Lebih
25 Arus yang berlebihan dapat terjadi pada kumparan stator generator atau di dalam kumparan rotor. Arus yang berlebihan pada kumparan stator dapat terjadi karena pembebanan berlebihan terhadap generator. Adapun skema rele arus lebih adalah sebagai berikut : Rele Kehilangan Sinkronisasi (Out of Synchronism Relay) Peristiwa lepasnya sinkronisasi pada generator yang sedang beroperasi disebabkan oleh generator yang beroperasi melampaui batas stabilnya. Yang dimaksud dengan stabilitas adalah kemampuan sistem untuk kembali bekerja normal setelah mengalami sesuatu seperti perubahan beban, switching, dan gangguan lain. Gangguan tersebut akan berdampak pada tidak sinkron-nya tegangan generator dan sistem. Untuk mengamankan generator yang berkapasitas beban besar terhadap peristiwa ayunan beban dari kondisi tak sinkron digunakan rele lepas sinkron. Rele ini mendeteksi besar impedansi (arus dan tegangan sistem). Apabila kondisi sistem akan memasuki impedansi generator maka rele tersebut akan mengaktifkan rele untuk trip PMT generator. Rele impedansi merupakan backup bagi rele ini. Gambar 2.16 merupakan skema dari rele kehilangan sinkronisasi Gambar 2.17 Skema Rele Kehilangan Sinkronisasi
26 Rele Daya Balik (Reverse Power Relay) Rele daya balik berfungsi untuk mendeteksi aliran daya balik aktif yang masuk pada generator. Berubahnya aliran daya aktif pada arah generator akan membuat generator menjadi motor, dikenal sebagai peristiwa motoring. Pengaruh ini disebabkan oleh pengaruh rendahnya input daya dari prime mover. Bila daya input ini tidak dapat mengatasi rugi-rugi daya yang ada maka kekurangan daya dapat diperoleh dengan menyerap daya aktif dari jaringan. Selama penguatan masih ada maka aliran daya aktif generator sama halnya dengan saat generator bekerja sebagai motor, sehingga daya aktif masuk ke generator dan daya reaktif dapat masuk atau keluar dari generator. Peristiwa motoring ini dapat juga menimbulkan kerusakan lebih parah pada turbin ketika aliran uap berhenti. Temperatur sudu-sudu akan naik akibat rugi gesekan turbin dengan udara. Untuk itu di dalam turbin gas dan uap dilengkapi sensor aliran dan temperatur yang dapat memberikan pesan pada rele untuk trip. Akan tetapi pada generator juga dipasng rele daya balik yang berfungsi sebagai cadangan bila pengaman di turbin gagal bekerja. Adapun skema rele daya balik adalah sebagai berikut : Gambar 2.18 Skema Rele Daya Balik
27 Negative Phase Sequence Relay Negative Phase Sequence Relay untuk melindungi generator dari arus lebih urutan fasa negative yang disebabkan oleh beban yang tidak seimbang. Gambar 2.19 Skema Negative Sequence Relay Out of Step Relay Out of Step Relay untuk melindungi generator dari Power Swing akibat perubahan beban dari sistem transmisi yang dapat menyebabkan operasi generator tidak sinkron. Gambar 2.20 Skema Out of Step Relay
28 Over excitationv/h z Relay: Over excitation V/H z Relay untuk melindungi generator dari kejenuhan inti yang dapat menyebabkan kenaikan tegangan. Rele Gangguan Frekuensi (Frequency Fault Relay) Rele ini berfungsi untuk mendeteksi adanya perubahan frekuensi dalam nilai yang besar secara tiba tiba. Kisaran frekuensi yang diijinkan adalah ±3% sampai ±7% dari nilai frekuensi nominal. Penurunan frekuensi disebabkan oleh adanya kelebihan permintaan daya aktif di jaringan atau kerusakan regulator frekuensi. Frekuensi yang turun menyebabkan naiknya arus magnetisasi pada generator yang akan menaikkan temperatur. Pada turbin uap, hal tersebut akan mereduksi umur blade pada rotor. Kenaikan frekuensi disebabkan oleh adanya penurunan permintaan daya aktif pada jaringan atau kerusakan regulator frekuensi. Frekuensi yang naik akan menyebabkan turunnya nilai arus magnetisasi pada generator yang akan menyebabkan generator kekurangan medan penguat. Sensor rele frekuensi dipasang pada tiap fasa yang keluar dari generator.