(1) Dokumen tersebut membahas proteksi stator earth fault pada generator menggunakan relay overvoltage (TOV) yang mendeteksi kenaikan tegangan harmonik ketiga akibat ground fault; (2) Relay TOV diatur untuk trip pada level 4,5 Volt dengan waktu 1,55 detik dan dilengkapi filter pasca tegangan harmonik ketiga; (3) Ground fault di netral menyebabkan kenaikan tegangan harmonik ketiga di terminal stator sehingga memicu kerja relay TOV.

1. STATOR EARTH
FAULT PROTECTION
WIMBO HARYO A
1

2. Pendahuluan
Senin, 19 Agustus 2013 GTG Pabrik-4 lepas sinkron dari
bus 00-SG-101 11kV (breaker 52-G1 open). Indikasi
diperoleh dari voltage relay TOV yang bekerja sebagai
proteksi stator earth fault. Menurut IEEE Std. 242-2001
proteksi terhadap stator earth fault dapat diaplikasikan
dengan menggunakan overvoltage relay yang mendeteksi
3rd harmonic voltage pada terminal generator. Jika terjadi
phase-to-ground fault pada stator maka nilai dari 3rd
harmonic voltage akan meningkat sehingga menyebabkan
overvoltage relay bekerja.
2

3. Gambar 1.1 Skema 3rd harmonic voltage untuk proteksi ground-
fault
3

4. Setting Value
Trip Level 4 Volt
Timming 1.5 Sec
Function OVERVOLTAGE
Filter WITH LP FILTER
Hasil Kalibrasi
Trip Level 4.5 Volt
Timming 1.55 Sec
Seperti yang ada pada generator protection panel Pabrik-4, proteksi
stator earth fault menggunakan Relay TOV GE 5033B110G00C. Relay
TOV tipe single phase dilengkapi dengan filter terhadap 3rd harmonic
dengan setting sebagai berikut:
Gambar 1.2 TOV Relay
4

5. Normal sinusoidal (50Hz)
2nd Harmonic Voltage (100Hz)
3rd Harmonic Voltage (150Hz)
Pembahasan
• 3RD Harmonic Voltage
Output gelombang dari 3rd harmonic voltage yang disimulasikan
dengan simview PSIM
Gambar 2.1 Output Gelombang Sinusoid
5

6. Pengaruh simulasi dari 3rd harmonic voltage menyebabkan output gelombang
menjadi tidak sempurna dan value dari tegangan juga berubah semula 14,1 V
menjadi 15,2 V. Menyebabkan kondisi unbalance.
Gambar 2.2 Pengaruh 3rd harmonic voltage
6

7. • Output Osilosgraph Recorder
Chanel 1
Chanel 2
Chanel 3
Chanel 4
3rd harmonic voltage
Zero cross detection
Berikut tampilan dari osilosgraph recorder yang direkam pada 19 Agustus
2013. Chanel 1 merupakan inputan Relay TOV dari sec. PT open delta dan
Chanel 2-4 merupakan output gel tegangan dari sec. PT wye
Gambar 2.3 Output tegangan osilosgraph detector
7

8. Nilai dari 3rd harmonic voltage pada generator berkisar 1– 6% dari teg
nominal saat kondisi normal. Pembebanan yang terjadi pada generator
berpengaruh terhadap perubahan nilai dari 3rd harmonic voltage. Mengukur
perubahan 3rd harmonic voltage dapat dilakukan dengan perbandingan nilai
tegangan generator disisi terminal (Vt) dan tegangan disisi netral connection
(Vn).
• 3rd Harmonic Voltage pada Stator Winding
Stator winding
N
100% V line-to-netral per phase
Vn Vt
Gambar 2.4 100% stator earth fault protection
8

9. Berikut Perubahan yang terjadi pada distribusi 3rd harmonic voltage di
stator winding saat kondisi normal, kondisi ground fault pada sisi netral
connection, dan kondisi ground fault pada terminal.
Vt
Vn
Netral (0%) Terminal (100%)
Stator Winding
No Load
Full Load
Gambar 2.5 Magnitude 3rd harmonic voltage kondisi normal
9

10. 10
Vt
Vn
Netral (0%) Terminal (100%)
Stator Winding
No Load
Full Load
Gambar 2.6 Magnitude 3rd harmonic voltage kondisi ground fault
di netral connection
 Pada gambar 2.6 telah menjelaskan bahwa kenaikan 3rd harmonic
voltage menyebabkan relay overvoltage TOV yang berada di sisi
terminal stator bekerja diakibatkan adanya ground fault pada sisi netral
connection.

11. 11
Vt
Vn
Netral (0%) Terminal (100%)
Stator Winding
No Load
Full Load
Gambar 2.7 Magnitude 3rd harmonic voltage kondisi ground fault di
sisi terminal

12. 12
• Kesimpulan dan Saran

13. 13
Gambar 3.1 (a) VL-N sisi incoming generator dan (b) VL-N sisi incoming integrasi