Dokumen tersebut membahas jenis-jenis gangguan pada generator beserta penjelasan singkat mengenai relai pengaman yang digunakan untuk mendeteksi dan menangani masing-masing gangguan, seperti relai hilang penguatan, arus lebih, tegangan lebih, diferensial, hubung tanah stator, daya balik, urutan negatif, suhu, dan mekanik.

1. JENIS-JENIS GANGGUAN GENERATOR / GENERATOR TROUBLES
1. GANGGUAN PENGGERAK AWAL
Generator dengan penggerak awal mesin diesel harus dilengkapi dengan
pengaman terhadap kerja balik atau gangguan monitoring karena gangguan-
gangguan mekanik. Akibat adanya tekanan balik maka generator perlu dilengkapi
dengan pengaman gangguan monitoring untuk menghindari kerusakan-kerusakan
yang terjadi. Pada saat ada kerusakan pada penggerak awal, maka ada daya balik
dalam kumparan stator sehingga generator perlu dilengkapi dengan relai daya
balik (Reverse Power Relay) dengan karakteristik tunda waktu terbalik.
2. GANGGUAN HILANG PENGUATAN
Meskipun gangguan pada penguat generator jarang terjadi, namun
gangguan ini dapat menyebabkan terganggunya kelangsungan kerja generator.
Untuk itu pada generator perlu dilengkapi pengaman terhadap hilang penguatan
(Loss of Field Relay).
3. GANGGUAN ARUS LEBIH
Gangguan arus lebih pada generator sering kali terjadi akibat adanya
hubung singkat atau beban lebih. Pada saat ini generator telah dibuat sedemikian
rupa sehingga mampu bertahan terhadap adanya arus lebih, meskipun tidak terlalu
lama. Namun demikian pengaman terhadap arus lebih sangat diperlukan agar
generator terhindar dari kerusakan akibat arus lebih yang berkepanjangan (Over
Current Relay).
4. GANGGUAN PUTARAN LEBIH
Putaran lebih pada generator disebabkan adanya penurunan beban yang
mendadak. Sebenarnya pada generator telah dilengkapi dengan perangkat
governor. Pada saat terjadinya pelepasan beban, governor tersebut akan mengatur
atau menutup katup darurat (emergency valve) sehingga tidak terjadi putaran yang
berlebihan. Namun demikian generator masih perlu dilengkapi dengan pengaman
terhadap putaran lebih yang mampu memberikan sinyal triping pada pemutus
tenaga (Over Speed Relay)
5. GANGGUAN TEGANGAN LEBIH
Tegangan lebih yang dibangkitkan generator terutama disebabkan oleh
putaran lebih akibat pelepasan beban yang mendadak. Governor pada generator
mengatur kecepatan putaran agar putarannya tetap normal. Namun, rentang waktu
yang diperlukan cukup lama sehingga pada saat itu terjadi tegangan lebih yang
sangat membahayakan piranti-piranti kelistrikan lainnya. Tegangan lebih ini akan
merusakkan isolasi kumparan generator akibat panas yang berlebihan. (Over
Voltage Relay)

2. 6. GANGGUAN KETIDAK SEIMBANGAN BEBAN
Ketidakseimbangan beban generator biasanya disebabkan adanya
kebocoran atau hubung singkat penghantar ketanah atau antarpenghantar. Juga
bisa disebabkan oleh adanya beban yang tidak seimbang pada ketiga fase
generator. Gangguan ini menyebabkan adanya arus urutan negatif yang mengalir
pada penghantar bernilai nol. Pada keadaan demikian generator harus segera
diamankan agar kerusakan dapat dihindari (Neutral Ground Relay)
7. GANGGUAN ISOLASI
Kegagalan isolasi pada kumparan generator akan menyebabkan gangguan-
gangguan hubung singkat , baik hubung singkat didalam kumparan, antar
kumparan, maupun hubung singkat kumparan dengan inti besi. Banyak faktor
yang menyebabkan terjadinya kegagalan isolasi, antara lain terjadinya tegangan
lebih, panas yang berlebihan pada kumparan, kerusakan pada sistem pendingin
atau ventilasi maupun adanya vibrasi yang berlebihan.
RELAY PENGAMAN GENERATOR / Generator Protection Relays
1. PENGAMAN HILANG PENGUATAN / Loss of Field Relay
Hilang penguatan pada generator akan menyebabkan pemanasan yang
berlebihan pada kumparan stator serta menyebabkan generator keluar dari
sinkronisasi sistem. Untuk mengamankan terjadinya hilang penguatan biasanya
digunakan relai arus kurang (under current relay) dan relai tegangan kurang
(under voltage relay). Pengaman hilang penguatan (Loss of Field Relay) bekerja
memutuskan pemutus tenaga generator dengan terlebih dahulu membuka alarm
agar operator dapat melakukan langkah-langkah pengamanan. Sistem pengaman
ini biasanya digunakan pada generator-generator dengan tegangan tinggi dan
kapasitas cukup besar, yaitu 6 KV atau lebih dengan kapasitas 10 MVA atau lebih
2. PENGAMAN ARUS LEBIH / Over Current Relay
Relai arus lebih digunakan sebagai pengaman generator, terutama
terhadap gangguan-gangguan didepan pemutus tenaga (PMT) generator, baik
antar fase maupun gangguan fase ke tanah. Penyetelan tunda waktu dari relai
harus mempertimbangkan kemampuan generator untuk bertahan terhadap kondisi
hubung singkat yang terjadi didepan generator. Sebagaimana diketahui bahwa
pada saat terjadi hubung singkat, ada tiga kondisi arus atau reaktansi yang
ada pada generator , yaitu arus subperalihan (subtransient), arus peralihan
(transient), dan arus tetap (steady state). Oleh karena itu, penyetelan
(settings) arus dan tunda waktu hendaknya juga mempertimbangkan
kondisi-kondisi tersebut . Penyetelan arus hendaknya lebih besar dari nilai

3. arus nominal generator sehingga memungkinkan generator mampu
menahan beban lebih untuk beberapa detik. Hal yang penting pada pengaman
generator terhadap arus lebih adalah adanya koordinasi relai, baik koordinasi
besaran arus maupun waktu tundanya (time delay). Disamping itu perlu
dipertimbangkan pula adanya relai-relai pengaman cadangan (back-up) pada
generator.
3. PENGAMAN TEGANGAN LEBIH / Over Voltage Relay
Didalam generator biasanya sudah dilengkapi dengan pengatur tegangan
otomatis (AVR), yang akan mengatur kestabilan tegangan keluarannya. Namun
demikian untuk mengantisipasi kalau pengatur tegangan otomatis gagal bekerja,
maka relai tegangan lebih digunakan sebagai pengaman. Relai tegangan lebih
(Over Voltage Relay) yang digunakan dilengkapi dengan piranti tunda waktu
(time delay) agar diperoleh selektivitas yang memadai, khususnya untuk
koordinasi dengan karakteristik pengatur tegangan otomatis. Relai tegangan lebih
digunakan pada generator-generator yang mempunyai kapasitas sekitar 10 MVA
keatas dengan tegangan kerja 6 KV atau lebih.
4. PENGAMAN DIFERENSIAL / Differential Relay
Relai diferensial digunakan untuk mengamankan generator dari kerusakan
akibat adanya gangguan internal pada kumparan stator. Dua unit transformator
arus (CT) masing-masing dipasang pada kedua sisi kumparan generator, Sekunder
CT terhubung bintang yang ujung-ujungnya dihubungkan melalui kawat-kawat
pilot. Pada kondisi normal dan tidak ada gangguan internal, besarnya arus kedua
sisi kumparan sama, sehingga arus yang mengalir pada sisi-sisi sekunder CT juga
sama. Hal ini menyebabkan tidak ada arus yang mengalir pada relai. Pada saat
terjadi gangguan pada kumparan generator, mungkin fase dengan fase atau fase
dengan ground, maka arus yang mengalir pada kedua sisi kumparan akan berbeda,
sehingga ada arus yang mengalir pada relai. Relai bekerja menarik kontak
sehingga kumparan triping mendapat tenaga dari catudaya searah yang
selanjutnya akan menarik kontak pemutus tenaga untuk memutuskan hubungan
generator dengan sistem.
5. PENGAMAN STATOR HUBUNG TANAH / Ground Fault Relay
Pengaman ini digunakan untuk mendeteksi adanya gangguan-gangguan
stator hubung tanah pada generator yang dihubungkan dengan transformator
tenaga. Relai ini dapat mendeteksi gangguan-gangguan tanah sampai 95% dari
kumparan generator. Sedangkan dengan peralatan kompensasi khusus dapat
mendeteksi sampai 100% dari kumparan generator. Adanya gangguan hubung
tanah pada stator harus segera diatasi, sebab gangguan ini dapat menimbulkan
panas yang berlebihan, kerusakan laminasi alur generator bahkan kebakaran. Oleh
karena itu, jika terjadi gangguan seperti itu: pemutus generator, pemutus arus
penguat medan, dan penggerak awal harus secepatnya dimatikan.

4. 6. PENGAMAN DAYA / Reverse Power Relay
Pengaman ini terutama menggunakan relai daya balik untuk
mengamankan mesin-mesin penggerak generator. Dengan membalik arah-arah
operasinya, relai ini bisa digunakan sebagai relai daya balik atau relai daya
kurang. Relai ini mempunyai sudut pengukuran 90 atau 0 dan dapat digunakan
untuk berbagai keperluan sebagai berikut: Relai Daya Balik: Dimanfaatkan untuk
alat-alat: turbin gas dan uap dengan kapasitas 30 MVA atau lebih, hidroturbin
kaplan atau francis, mesin-mesin diesel. Relai Daya Kurang: Dipakai untuk turbin
pompa. Relai Pemantau, Relai yang memantau daya pada titik transfer diantara
sistem-sistem tenaga yang di interkoneksikan. Relai Daya Lebih untuk diesel
7. RELAI URUTAN NEGATIF / Negative Sequence Relay
Arus urutan negatif timbul pada generator karena adanya beban tidak
simetris. Arus ini akan menyebabkan pemanasan yang berlebihan pada rotor
generator. Salah satu contoh relai urutan negatif dari Brown-Boveri mempunyai
karakteristik tunda waktu yang dapat diatur. Relai ini mempunyai dua tahapan
dimana tahapan pertama disetel pada 7-15% dari ketidakseimbangan yang
digunakan hanya sebagai indikasi. Sedangkan tahapan kedua disetel pada 20-40%
dari ketidakseimbangan yang digunakan untuk triping. Rangkaian relai
menggunakan rangkaian penyaring urutan negatif yang keluarannya sebanding
dengan arus komponen urutan negatif.
8. RELAI SUHU / Thermal Relay
Relai suhu digunakan untuk mendeteksi adanya panas yang berlebihan
pada kumparan stator generator. Panas yang timbul pada kumparan stator dapat
terjadi karena adanya gangguan hubung singkat pada kumparan, baik antar fase
maupun pada kumparan fase sendiri. Disamping itu sistem pendingin yang kurang
memadai tidak bisa menurunkan suhu kumparan stator pada saat generator
tersebut aktif. Relai suhu menggunakan elemen pemanas yang dialiri arus listrik
dari transformator arus (CT) dari kumparan generator. Relai ini terdiri dari
kepingan logam yang dipanaskan oleh arus listrik yang mengalir pada elemen
pemanas. Pada kondisi arus lebih, kepingan logam akan memuai dan menutup
kontak triping akibat panas yang berlebihan yang dipancarkan oleh elemen
pemanas.
9. RELAY MEKANIK / Mechanical Relay

5. Beberapa relai mekanik yang digunakan untuk mengamankan generator
adalah: relai getaran (vibrasi), relai tekanan minyak pelumas, relai suhu bantalan,
relai tekanan gas hidrogen pendingin generator dan relai putaran lebih.

6. Beberapa relai mekanik yang digunakan untuk mengamankan generator
adalah: relai getaran (vibrasi), relai tekanan minyak pelumas, relai suhu bantalan,
relai tekanan gas hidrogen pendingin generator dan relai putaran lebih.