MAKALAH SISTEM PROTEKSI GENERATOR
Pembuatan makalah ini memiliki tujuan sebagai salah satu tugas untuk mata kuliah Proteksi Sistem Tenaga Tenaga dan memahami bagian-bagian proteksi dari generator.
Oleh: Mujadillah Hafiz 11!1"" !# $ %! Teknik &istrik
POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2014
KATA PENGANTAR
Segala puji bagi #llah S'T (ang telah memberikan nikmat serta hida(ah-)(a terutama nikmat kesempatan dan kesehatan sehingga penulis dapat men(elesaikan makalah mata kuliah *P+OT,S SST,M T,)#/#0. emudian shalaat beserta salam kita sampaikan kepada )abi besar kita Muhammad S#' (ang telah memberikan pedoman hidup (akni al2ur3an dan sunnah untuk keselamatan umat di dunia.
Makalah ini merupakan salah satu tugas mata kuliah Proteksi Sistem Tenaga di program studi d! teknik listrik politeknik negeri bandung. Selanjutn(a penulis mengu4apkan terima kasih (ang sebesar-besarn(a kepada 5apak Sunarto6 ST.6 M.,ng selaku dosen mata kuliah Proteksi Sistem Tenaga dan kepada segenap pihak (ang telah memberikan bimbingan serta arahan selama penulisan makalah ini.
#khirn(a penulis men(adari baha ban(ak terdapat kekurangan-kekurangan dalam penulisan makalah ini6 maka dari itu penulis mengharapkan kritik dan saran (ang membangun dari para pemba4a untuk makalah ini menjadi lebih baik.
5andung6 %esember "17
Penulis
BAB I
PENDAHULUAN
&istrik
sangat
berguna
baik
dalam pemenuhan kebutuhan rumah tangga ataupun
kebutuhan dunia industri. ebutuhan listrik dari tahun ke tahun semakin meningkat seiring dengan laju pertumbuhan penduduk. Maka dibangunlah pembangkit-pembangkit energi listrik sehingga terpenuhi
kebutuhan
listrik dalam negeri. Tentu saja pembangkit listrik
mempun(ai peran (ang sangat besar pada semua sektor kehidupan mas(arakat sehingga keberadaann(a menjadi sangat penting. #dan(a gangguan pada suatu sistem pembangkit dapat mengganggu operasi dari sistem pembangkit tersebut (ang dapat membaha(akan bagian-bagian penting didalamn(a karena dapat mengakibatkan kerusakan dan penurunan umur pembangkit. %alam suatu generator pada pusat pembangkit tentu dilengakapi dengan alat proteksi supa(a bisa terhindar dari gangguan (ang tidak diinginkan6 supa(a beban (ang diterima pada sisi konsumen bisa sampai dengan baik maka perlu pada generator dipasang alat alat pengaman atau alat proteksi seperti 89S,6 +, M;;5 dan ban(ak lagi alat pengaman pada sistem generator. Mengingat akan fataln(a akibat dari apabila terjadi gangguan pada generator 6tentu untuk pemasangan alat alat proteksi perlu diperhitungkan se4ara detil dan sangat teliti.
BAB II LANDASAN TEORI
#. /enerator /enerator adalah suatu alat (ang dapat mengubah tenaga mekanik menjadi energi listrik. Tenaga mekanik bisa berasal dari panas6 air6 uap6 dll. ,nergi listrik (ang dihasilkan oleh generator bisa berupa &istrik #;
tersebut. jika suatu
konduktor digerakkan memotong medan magnet akan timbul beda tegangan di ujungujung konduktor tersebut. Terdapat dua jenis generator6 (aitu generator arus bolak-balik <#;= dan generator arus searah <%;=. /enerator arus bolak-balik sering disebut juga dengan alternator. #lat ini terdiri atas magnet dengan kutub berbentuk 4ekung dan kumparan kaat (ang dililitkan pada suatu armatur dan dapat berputar dalam suatu medan magnet. #rmatur berupa kumparan persegi dengan lilitan mengitari sebuah inti besi lunak. /enerator arus searah sering disebut juga dengan dinamo. #lat ini terdiri atas magnet dan kumparan kaat (ang dililitkan pada suatu armatur dan dapat berputar dalam suatu medan magnet. Perbedaann(a dengan generator #; adalah pada bagian komponen (ang berhubungan dengan ujung kumparan (ang berputar. %inamo menggunakan sebuah 4in4in belah atau disebut sebagai komutator6 sedangkan generator #; menggunakan dua buah slip ring.
5. Sistem Proteksi
proteksi sistem tenaga listrik adalah sistem proteksi (ang dipasang pada peralatan peralatan listrik suatu sistem tenaga listrik6 misaln(a generator6 transformator6 jaringan dan lain-lain6 terhadap kondisi abnormal operasi sistem itu sendiri. ondisi abnormal itu dapat berupa antara lain: hubung singkat6 tegangan lebih6 beban lebih6 frekuensi sistem rendah6 asinkron dan lain-lain. Tujuan dari sistem proteksi adalah sebagai berikut : Mengurangi kerusakan peralatan (ang terganggu 6maupun peralatan (ang • •
dileati oleh arus gangguan. Mengisolir bagian sistem (ang terganggu seke4il mungkin dan se4epat
mungkin. Men4egah meluasn(a gangguan. • #dapun fungsi dari sistem proteksi adalah sebagai berikut : Mendeteksi adan(a gangguan atau keadaan abnormal pada bagian sistem • •
(ang diamankan Melepas bagian sistem (ang terganggu 6 sehingga bagian sistem (ang
lainn(a masih dapat terus beroperasi . %alam aplikasin(a6 sistem proteksi terdiri dari beberapa peralatan pendukung. 5erikut ini adalah skema se4ara umum dari sistem proteksi beserta peralatan pendukung (ang digunakan.
•
+elai
•
elemen perasa > pengukur untuk mendeteksi gangguan. Pemutus tenaga
•
melepas bagian sistem (ang terganggu. Trafo arus dan atau trafo tegangan mengubah besarn(a arus dan atau tegangan
•
dari sirkuit primer ke sirkuit sekunder ? relai @. 5atere > aki sebagai sumber tenaga untuk mentripkan pmt dan 4atu da(a untuk
•
relai statik dan relai bantu. 'iring untuk menghubungkan komponen komponen proteksi sehingga menjadi satu sistem.
pengaman sebagai
BAB III PROTEKSI GENERATOR
5erikut adalah gangguan pada generator dan 4ara memproteksin(a: 1. Hubung Singkat !"#$t%&i$&uit' (a)a *i*itan !tat#$. /angguan pada lilitan stator dapat diklasifikasikan sebagai gangguan hubung
singkat fasa ke fasa6 hubung singkat fasa dengan tanah6 hubung singkat antara lilitan dengan lilitan pada fasa (ang sama dan rangkaian terbuka. egagalan
isolasi lilitan dapat disebabkan oleh tegangan lebih6 menurunn(a ketahanan dielektrik6 atau kombinasi keduan(a. Tegangan lebih dapat disebabkan oleh sit4hing transient6 petir6 atau gabungan ke4epatan lebih dengan beban hilang (ang mendadak. Menurunn(a ketahanan dielektrik dapat disebabkan oleh penuaan6 panas pada isolasi6 pengumpulan kotoran6 korona6 kelembaban6 pemeliharaan (ang salah6 adan(a benda asing (ang masuk kedalam isolasi misaln(a seperti kipas
benar-benar
sama.
Meskipun
hal
ini
sudah
dilakukan6
pengamanan diferensial (ang menggunakan rele arus lebih masih mempun(ai keterbatasan terhadap kesalahan kerja (ang disebabkan arus gangguan luar (ang sangat besar. b. Hubung Singkat 8asa dengan 8asa. /enerator-generator tegangan tinggi biasan(a dihubung bintang dengan titik netraln(a dapat ditanahkan se4ara langsung atau melalui impedansi atau sama sekali tidak ditanahkan. Penggunaan impedansi pada suatu sistem pentanahan dimaksudkan untuk membatasi arus hubung singkat ketanah agar tidak lebih besar dari arus hubung singkat tiga fasa. 9mumn(a lilitan generator diharapkan tidak tahan terhadap arus lebih (ang lebih besar dari arus hubung singkat tiga fasa. Tingkat
da(a guna rele diferensial terhadap arus gangguan tanah tergantung terhadap besar arus gangguan tanah (ang timbul. 5ila sistem (ang ditanahkan dengan impedansi rendah6 biasan(a arus gangguan tanah (ang terjadi besar dan diharapkan rele dapat bekerja dengan baik ke4uali jika terjadi gangguan pada sebagian ke4il lilitan (ang dekat dengan titik netral. %emikian sebalikn(a jika generator ditanahkan dengan impedansi tinggi maka arus gangguan tanah (ang terjadi 4ukup ke4il dan biasan(a rele diharapkan tidak bekerja. 9ntuk mengamankan gangguan ini maka digunakan rele lain. Penggunaan rele diferensial pada sistem (ang ditanahkan dengan tahanan tinggi men(ebabkan kepekaan rele terhadap gangguan tanah sangat rendah. 4. Hubung Singkat #ntar &ilitan Pada 8asa ang Sama. 'alaupun rele diferensial dapat menditeksi gangguan hubung singkat antar fasa hampir pada semua lilitan generator tetapi rele ini tidak dapat menditeksi gangguan hubung singkat antar lilitan pada fasa (ang sama. 5erma4am-ma4am skema pengaman telah dibuat namun umumn(a tidak praktis dan terbatas pada konstruksi generator itu sendiri. 9ntuk generator (ang mempun(ai lilitan tunggal
terlalu lama6 Bentilasi (ang kurang sempurna atau karena ban(ak kotoran (ang menempel pada isolasi lilitan stator sehingga menghambat pelepasan lilitan stator.#liran min(ak pelumas (ang kurang baik juga bisa men(ebabkan suhu (ang tinggi.
9ntuk
mengamankan
generator
terhadap
masalah
suhu
(ang
tinggi6biasan(a dipakai sebuah relai arus lebih tunda aktu atau dipakai rela( suhu
(ang pada tahap pertama membun(ikan alarm dan pada tahap berikutn(a mentrip PMT generator. -. Pana! L+bi" #,+$"+ating' Panas lebih pada rotor dapat terjadi karena adan(a arus lebih pada rotor (ang
disebabkan oleh gangguan pada sistem Bentilasi6 single phasing atau operasi arus (ang tidak seimbang pada stator. Selain dari itu panas pada rotor dapat disebabkan oleh arus medan lebih sebagai akibat dari gangguan pada rheostat dan gangguan pada pengaturan tegangan. Sehubungan dengan hal tersebut ada pendapat (ang mengatakan baha rangkaian medan penguat agar dilengkapi dengan pengaman arus lebih. Meskipun kenaikan temperatur (ang 4ukup ke4il dapat diditeksi pada keluaran udara dari media pendingin tetapi ini tidak menjamin sumber panas berasal dari gangguan pada rotor mungkin saja dari bagian (ang lain. Terlepasn(a salah satu fasa atau arus stator (ang tidak seimbang dapat menimbulkan panas setempat (aitu pada permukaan kutub rotor selain itu juga akan timbul Bibrasi (ang dapat merusak pondasi mesin atau mesin itu sendiri. Pengaman keadaan tidak seimbang biasan(a tidak dipasang di rotor tetapi pada feeder generator. 9ntuk men4egah arus sirkulasi (ang melalui bearing (ang dapat men(ebabkan kerusakan pada bearing (ang diakibatkan oleh arus tersebut maka dipasang suatu bahan isolasi antara lempengan pelat dan bantalan main outboard mesin. #pabila isolasi ini rusak atau terjadi hubung singkat antara keduan(a maka bearing akan mengalami 4a4at (ang disebabkan oleh muatan listrik statis. eadaan ini dapat diditeksi dengan menggunakan rele arus lebih (ang salah satu terminaln(a dihubung pada dudukan bearing dan (ang sebuah lagi dihubungkan ke poros generator dengan menggunakan kontak sikat berisolasi. &apisan min(ak pada bearing dapat men4egah kumparan kerja rele hubung singkat.
4. T+gangan L+bi" #,+$,#*tag+' )an K+&+(atan L+bi". Tegangan lebih (ang dibangkitkan generator terutama disebabkan oleh putaran
lebih akibat pelepasan beban (ang mendadak. /oBernor pada generator mengatur ke4epatan putaran agar putarann(a tetap normal. )amun6 rentang aktu (ang diperlukan 4ukup lama sehingga pada saat itu terjadi tegangan lebih (ang sangat membaha(akan piranti-piranti kelistrikan lainn(a. Tegangan lebih ini akan merusakkan isolasi kumparan generator akibat panas (ang berlebihan.
generator (ang digerakkan oleh tenaga air di mana permasalahan utaman(a adalah terjadin(a ke4epatan lebih
. K+"i*angan M+)an P+nguat *#!! #/ /i+*)' 5ilamana generator (ang sedang dibebani medan penguatn(a hilang maka
kopling magnit antara rotor dan stator menjadi lemah dan putaran rotor akan mendahului medan magnit stator6 sistem kehilangan sinkronisasi. 5ila keadaan ini dibiarkan berlangsung dapat membaha(akan operasi generator dan sistem. /enerator akan bekerja sebagai generator induksi6 di mana akan timbul arus sirkulasi (ang sangat besar pada permukaan rotor6 khususn(a pada bagian ujung dan ini dapat menimbulkan panas (ang berbaha(a pada daerah setempat dan pada ujung lengkungan irisan alur metal. Tegangan induksi atau arus induksi akan timbul pada lilitan medan (ang tergantung pada apakah lilitan itu terhubung singkat sempurna atau terbuka. #rus sirkulasi ini akan menimbulkan panas dan dapat merusak rotor. 9ntuk kehilangan medan penguat (ang sempurna pada generator besar (ang tidak dilengkapi dengan pengatur tegangan otomatis dapat men(ebabkan penurunan tegangan sampai batas (ang serius (ang di4apai tidak lebih dari 1" sampai 1E detik. %an apabila generator tersebut meakili sebagian besar
pembangkitan da(a tegangan rendah (ang serius dapat di4apai dalam aktu kurang dari satu detik. Pengaman kehilangan medan telah dikembangkan untuk dapat melindungi generator
terhadap kehilangan medan
sebagian atau seluruhn(a. 9ntuk
menghindari kesalahan pemutusan akibat adan(a surja sesaat maka perlu menerapkan penunda aktu (ang mungkin ada pada rele itu sendiri atau dengan memasang rele penunda aktu bantu. Aika pengaman kehilangan medan dimaksudkan sebagai pengaman utama sistem dan generator6 rele tegangan kurang dapat diterapkan pada skema untuk mengendalikan pemutusan6 tetapi tidak mudah menentukan nilai pen(etelan rele (ang mampu menjaga sistem dan generator terhadap kerusakan. Pengaman kehilangan medan penguat dapat diterapkan apabila salah satu atau lebih keadaan berikut ini terpenuhi. Aika generator tidak dilengkapi dengan pengatur tegangan otomatis. Salah satu generator (ang dioperasikan paralel lebih besar dari lainn(a. /enerator mempun(ai hubungan listrik (ang mudah sekali terlepas. Salah satu usaha (ang dilakukan untuk men4egah pengaruh kehilangan medan pada saat pemutus tenaga generator tertutup (aitu dengan memasang sistem interlo4k. %engan menggunakan interlo4k setiap pemutusan medan penguat akan diikuti dengan pemutusan pemutus tenaga generator pada saat pengoperasian.
. Daa ba*ik #t#$ing'. /enerator (ang digerakkan oleh turbin uap apabila uapn(a hilang6 maka
generator bekerja sebagai motor induksi dimana mesin seharusn(a mensuplai tenaga. %alam keadaan seperti ini generator menerima suplai tenaga listrik dari sistem. 9ntuk men4egah kerusakan akibat gangguan ini maka generator harus dilengkapi dengan rele da(a arah (ang peka. 8ungsi dari rele ini diatur sedemikian rupa misaln(a dapat memberikan is(arat peringatan dini atau memberikan is(arat pada rangkaian pemutus tenaga untuk melepaskan generator terhadap sistem. 9ntuk generator (ang digerakkan oleh mesin diesel juga dapat menerapkan rele ini.
3. Out #/ !t+(. Suatu generator (ang dioperasikan dapat mengalami out of step (ang
merupakan permasalahan pokok (ang dapat men(ebabkan kerusakan poros kopling atau pasangan stator. %ari gangguan gangguan dan proteksi generator
diatas ada juga gangguan generator dari luar. /enerator umumn(a dihubungkan ke rel
timbul. b. Mengkoordinasi pen(etelan rele (ang satu dengan (ang lainn(a &. Mempertimbangkan segi produksi6 pemeliharaan generator
dan
pemeliharaan peralatan pengamann(a. ). Mengadakan tenaga-tenaga operator dan teknisi pemeliharaan (ang memadai #pabila keempat faktor di atas dapat dipenuhi maka diharapkan kelangsungan pengoperasian dapat berjalan dengan lan4ar.
BAB I KESIMPULAN DAN SARAN
#. ,SMP9&#) •
Proteksi generator juga harus mempertimbangkan pula proteksi bagi mesin
•
penggerakn(a6 karena generator digerakkan oleh mesin penggerak mula. Sebagai sumber energi listrik dalam suatu sistem tenaga6 generator memiliki peran (ang penting6 sehingga tripn(a PMT>;5 generator sangat tidak dikehendaki karena sangat mengganggu sistem6 terutama generator (ang
•
berda(a besar. PMT>;5 generator tidak boleh mudah trip tetapi juga harus aman bagi generator6 alaupun didalam sistem ban(ak terjadi gangguan untuk menjaga keandalan dari kerja generator6 maka dilengkapilah generator dengan peralatan-peralatan proteksi.
5. S#+#) •
9ntuk menghindari ataupun untuk mengurangi kerusakan peralatan-peralatan akibat gangguan
•
estabilan sistem dipengaruhi oleh gangguan ke4il seperti perubahan beban (ang dinamis atau gangguan besar seperti hubung singkat. 5erkaitan dengan itu perlu adan(a lanjutan untuk meninjau kembali sistem proteksi (ang baik (ang dapat menagamankan sistem dari gangguan gangguan pada jaringan.
DA5TAR PUSTAKA
• • • •
http://dunia-listrik.blogspot.com http://elektrojiwaku.blogspot.com http://id.wikipedia.org Sarimun, Wahudi(20!."uku Saku #ela$anan %eknik edisi kedua. "ekasi. #enerbit: &aramond
