Sistem ProteksiGangguan yang sering terjadi adalah hubung singkat antar phasa atauantara fasa dengan tanah dan keduanya.Gangguan hubung singkat dapat menimbulkan arus besar yang dapatmerusak peralatan sehingga diperlukan sistem pengamanan atau sistemproteksi.110 Pembangkitan Tenaga ListrikArus yang mengalir ke trip coil (TC) adalah arus searah dari baterai aki.Baterai aki mempunyai peran penting pada sistem proteksi, sehinggadalam menjaga keandalan sistem proteksi baterai aki harus dipeliharadengan baik.Gambar II.101Diagram pengukuran pada generator dan pada saluran keluarKeteranganTA = Transformator ArusTf = Transformator TeganganA = AmperemeterF = FrekuensimeterCos (f ) = Sudut (untuk faktor daya)Sistem proteksi selain harus mengamankan peralatan instalasi terhadapgangguan, juga berfungsi melokalisir gangguan. Jika terjadi gangguan disuatu bagian instalasi, sistem proteksi hanya akan men-trip PMT yangberdekatan dengan gangguan dan tidak meluas.a. Prinsip kerja relai elektromekanikPada nilai arus beban tertentu sesuai kalibrasi relai, kontak C menutup,arus mengalir kekumparan piringan (induksi) A sehingga piringanberputar menggerakkan pal D dan menutup kontak E sehingga trip coil(IC) mendapat arus dan mentrip PMT. Waktu tunda relai dilakukandengan menyetel jarak antara pal D dengan kontak E. Pada nilai arustertentu yang relatif besar, sesuai kalibrasi, kumparan IT menutupkontaknya dan TC langsung bekerja men-trip PMT (relai bekerja secarainstantaneous). Kontak manual trip digunakan untuk mentrip PMT secaramanual, tidak melalui relai.Instalasi Listrik pada Pusat Pembangkit Listrik 111Alat pendeteksi gangguan berupa relai. Relai memberi perintah kepadatrip coil, yaitu kumparan yang apabila bekerja akan menggerakkanpembukaan pemutusan tenaga (men-trip PMT) membebaskan tegangandari bagian instalasi yang terganggu dan arus gangguan hubung singkatyang terjadi dapat merusak peralatan telah dihilangkan. Gambar II.102Bagan rangkaian listrik untuk sistem proteksiKeteranganA = Kumparan Iinduksi;TA = Transformator arus;B = Elektromagnet untuk menutup kontak CC = Kontak penutup rangkaian kumparan induksi;D = Pal penutup kontak yang terletak pada keping induksi, berputar bersama kepinginduksi;E = Kontak-kontak yang ditutup oleh Pol DTC = Trip Coil yang menjatuhkan PMTIT = Instantaneous Tripb. Relai-relai dalam sistem proteksi generator terdiri dari:1) Relai Arus lebihBerfungsi mendeteksi arus lebih yang mengalir pada kumparanstator generator. Arus lebih dapat terjadi pada kumparanstator generator atau dalam kumparan rotor. Arus lebih padakumparan stator juga dapat terjadi karena beban yang berlebihanpada generator.2) Relai DiferensialBerfungsi mendeteksi gangguan dalam kumparan stator generatordan harus bekerja lebih cepat daripada relai arus lebih. Prisipkerja relai diferensial adalah membandingkan arus yang masukdan keluar dari kumparan stator generator.Jika ada selisih, berarti ada gangguan dalam kumparan statorgenerator dan selisih arus akan menggerakkan relai diferensial.112 Pembangkitan Tenaga Listrik3) Relai gangguan hubung tanahGangguan hubung tanah adalah gangguan yang paling banyakterjadi. Arus gangguan hubung tanah yang terjadi belum tentucukup besar untuk dapat menggerakkan relai arus lebih, sehinggaharus ada relai arus hubung tanah yang dapat mendeteksi adanyagangguan hubung tanah.Prinsip kerja relai arus hubung tanah adalah mendeteksi arusurutan nol, karena setiap gangguan hubung tanah menghasilkanarus urutan nol.Relai gangguan tanah dipasang pada rangkaian stator melaluitransformator 3 phasa.Jika tidak terjadi gangguan hubung tanah, jumlah arus padaketiga phasa transformator sama dengan 0 (nol), tapi jika adagangguan hubung tanah jumlahnya tidak sama dengan 0 (nol)dan relai bekerja.Relai akan mendeteksi gangguan yang terjadi pada rangkaianstator generator. Untuk pendeteksian gangguan hubung tanahyang terjadi pada stator generator saja dipakai relai hubung tanahterbatas. Jumlah arus dari 3 phasa dijumlahkan lagi dengan arusyang dideteksi trafo arus pada penghantar pentanahan titik netralgenerator. Relai hubung tanah terbatas merupakan relaidiferensial khusus untuk gangguan hubung tanah.4) Relai rotor hubung tanahHubung tanah pada rangkaian rotor, yaitu hubung singkat antarakonduktor rotor dengan badan rotor dan dapat menimbulkangetaran (vibrasi) berlebihan pada generator.Karena sirkuit rotor adalah sirkuit arus searah, maka relai rotorhubung tanah pada prinsipnya merupakan relai arus lebih untukarus searah.5) Relai penguatan hilangPenguatan yang hilang dapat menimbulkan panas berlebihanpada kepala kumparan stator dan lemahnya sistem penguatanpada generator sinkron dan dapat menyebabkan generatormenjadi lepas dari hubungan sinkron dengan generator lainnya.Instalasi Listrik pada Pusat Pembangkit Listrik 113Dalam keadaan lepas sinkron, generator yang penguatannya lemahmasih diberi kopel pemutar oleh mesin penggerak sehinggagenerator ini berubah menjadi generator asinkron.Akibatnya terjadi panas berlebihan pada rotor generator sinkronkarena tidak direncanakan untuk beroperasi asinkron dan harusdicegah oleh relai penguatan hilang. Prinsip kerja relai ini adalahmengukur impedansi kumparan stator generator. Dalam keadaanpenguatan hilang, impedansi kumparan stator akan terukur kecil danrelai penguatan hilang akan bekerja.6) Relai tegangan lebih.Tegangan lebih dapat terjadi jika generator berbeban kemudianpemutusan tenaganya (PMTnya) trip karena salah satu ataubeberapa relai bekerja.Tegangan lebih dapat merusak isolasi generator termasuk danisolasi kabel penghubung. Harus dicegah dengan menggunakan relaitegangan lebih.Prinsip kerjanya adalah mendeteksi tegangan antar phasa melaluitransformator tegangan. Apabila tegangan melampaui batas tertentu,maka relai akan men-trip PMT generator dan PMT medan penguat(magnet) generator.