Sistem Proteksi
L. Sistem Proteksi
Gangguan yang sering terjadi adalah hubung singkat antar phasa atau antara fasa dengan tanah dan keduanya.
Gangguan hubung singkat dapat menimbulkan arus besar yang dapat merusak peralatan sehingga diperlukan sistem pengamanan atau sistem
110 Pembangkitan Tenaga Listrik
Arus yang mengalir ke trip coil (TC) adalah arus searah dari baterai aki. Baterai aki mempunyai peran penting pada sistem proteksi, sehingga dalam menjaga keandalan sistem proteksi baterai aki harus dipelihara dengan baik.
Gambar II.101
Diagram pengukuran pada generator dan pada saluran keluar Keterangan
TA = Transformator Arus Tf = Transformator Tegangan
A = Amperemeter F = Frekuensimeter
Cos (f ) = Sudut (untuk faktor daya) Sistem proteksi selain harus mengamankan peralatan instalasi terhadap
gangguan, juga berfungsi melokalisir gangguan. Jika terjadi gangguan di suatu bagian instalasi, sistem proteksi hanya akan men-trip PMT yang berdekatan dengan gangguan dan tidak meluas.
a. Prinsip kerja relai elektromekanik Pada nilai arus beban tertentu sesuai kalibrasi relai, kontak C menutup,
arus mengalir kekumparan piringan (induksi) A sehingga piringan berputar menggerakkan pal D dan menutup kontak E sehingga trip coil (IC) mendapat arus dan mentrip PMT. Waktu tunda relai dilakukan dengan menyetel jarak antara pal D dengan kontak E. Pada nilai arus tertentu yang relatif besar, sesuai kalibrasi, kumparan IT menutup kontaknya dan TC langsung bekerja men-trip PMT (relai bekerja secara instantaneous). Kontak manual trip digunakan untuk mentrip PMT secara manual, tidak melalui relai.
Instalasi Listrik pada Pusat Pembangkit Listrik
Alat pendeteksi gangguan berupa relai. Relai memberi perintah kepada trip coil, yaitu kumparan yang apabila bekerja akan menggerakkan pembukaan pemutusan tenaga (men-trip PMT) membebaskan tegangan dari bagian instalasi yang terganggu dan arus gangguan hubung singkat yang terjadi dapat merusak peralatan telah dihilangkan.
Gambar II.102
Bagan rangkaian listrik untuk sistem proteksi
Keterangan A = Kumparan Iinduksi; TA = Transformator arus; B = Elektromagnet untuk menutup kontak C C = Kontak penutup rangkaian kumparan induksi;
D = Pal penutup kontak yang terletak pada keping induksi, berputar bersama keping
induksi; E = Kontak-kontak yang ditutup oleh Pol D TC = Trip Coil yang menjatuhkan PMT IT = Instantaneous Trip
b. Relai-relai dalam sistem proteksi generator terdiri dari:
1) Relai Arus lebih Berfungsi mendeteksi arus lebih yang mengalir pada kumparan stator generator.
Arus lebih dapat terjadi pada kumparan stator generator atau dalam kumparan rotor. Arus lebih pada kumparan stator juga dapat terjadi karena beban yang berlebihan pada generator.
2) Relai Diferensial Berfungsi mendeteksi gangguan dalam kumparan stator generator dan harus bekerja lebih cepat daripada relai arus lebih. Prisip kerja relai diferensial adalah membandingkan arus yang masuk dan keluar dari kumparan stator generator.
Jika ada selisih, berarti ada gangguan dalam kumparan stator
112 Pembangkitan Tenaga Listrik
3) Relai gangguan hubung tanah Gangguan hubung tanah adalah gangguan yang paling banyak terjadi. Arus gangguan hubung tanah yang terjadi belum tentu cukup besar untuk dapat menggerakkan relai arus lebih, sehingga harus ada relai arus hubung tanah yang dapat mendeteksi adanya gangguan hubung tanah.
Prinsip kerja relai arus hubung tanah adalah mendeteksi arus urutan nol, karena setiap gangguan hubung tanah menghasilkan arus urutan nol.
Relai gangguan tanah dipasang pada rangkaian stator melalui transformator 3 phasa.
Jika tidak terjadi gangguan hubung tanah, jumlah arus pada ketiga phasa transformator sama dengan 0 (nol), tapi jika ada gangguan hubung tanah jumlahnya tidak sama dengan 0 (nol) dan relai bekerja.
Relai akan mendeteksi gangguan yang terjadi pada rangkaian stator generator. Untuk pendeteksian gangguan hubung tanah yang terjadi pada stator generator saja dipakai relai hubung tanah terbatas. Jumlah arus dari 3 phasa dijumlahkan lagi dengan arus yang dideteksi trafo arus pada penghantar pentanahan titik netral generator. Relai hubung tanah terbatas merupakan relai diferensial khusus untuk gangguan hubung tanah.
4) Relai rotor hubung tanah Hubung tanah pada rangkaian rotor, yaitu hubung singkat antara konduktor rotor dengan badan rotor dan dapat menimbulkan getaran (vibrasi) berlebihan pada generator.
Karena sirkuit rotor adalah sirkuit arus searah, maka relai rotor hubung tanah pada prinsipnya merupakan relai arus lebih untuk arus searah.
5) Relai penguatan hilang Penguatan yang hilang dapat menimbulkan panas berlebihan pada kepala kumparan stator dan lemahnya sistem penguatan pada generator sinkron dan dapat menyebabkan generator menjadi lepas dari hubungan sinkron dengan generator lainnya.
Instalasi Listrik pada Pusat Pembangkit Listrik
Dalam keadaan lepas sinkron, generator yang penguatannya lemah masih diberi kopel pemutar oleh mesin penggerak sehingga generator ini berubah menjadi generator asinkron.
Akibatnya terjadi panas berlebihan pada rotor generator sinkron karena tidak direncanakan untuk beroperasi asinkron dan harus dicegah oleh relai penguatan hilang.
Prinsip kerja relai ini adalah mengukur impedansi kumparan stator generator. Dalam keadaan penguatan hilang, impedansi kumparan stator akan terukur kecil dan relai penguatan hilang akan bekerja.
6) Relai tegangan lebih. Tegangan lebih dapat terjadi jika generator berbeban kemudian pemutusan tenaganya (PMTnya) trip karena salah satu atau beberapa relai bekerja.
Tegangan lebih dapat merusak isolasi generator termasuk dan isolasi kabel penghubung. Harus dicegah dengan menggunakan relai tegangan lebih.
Prinsip kerjanya adalah mendeteksi tegangan antar phasa melalui transformator tegangan. Apabila tegangan melampaui batas tertentu, maka relai akan men-trip PMT generator dan PMT medan penguat (magnet) generator.