Download - BAB III Transformator Arus
BAB III
TRANSFORMATOR ARUS 150 KV GI KRAPYAK
3.1 TRANSFORMATOR ARUS (CT)
Trafo Arus (Current Transformer) yaitu peralatan yang digunakan untuk
melakukan pengukuran besaran arus pada instalasi tenaga listrik disisi primer
(TET, TT dan TM) yang berskala besar dengan melakukan transformasi dari
besaran arus yang besar menjadi besaran arus yang kecil secara akurat dan teliti
untuk keperluan pengukuran dan proteksi.
(a) (b)
Gambar 3.1 (a) Konstruksi Trafo arus
(b) Prinsip dasar pada Trafo arus
3.1.1 PRINSIP KERJA TRAFO ARUS :
Jika ada arus bolak – balik yg mengalir pada sisi primer maka pada inti akan
merasakan fluks (GGM) yang berubah-ubah sehingga pada kumparan sekunder
terinduksi GGL apabila terminal di hubungkan dengan ampere meter / relai atau
dihubung singkat maka akan mengalir arus di sis sekunder. Besarnya arus yg
mengalir sebanding dengan besarnya fluks yang dihasilkan arus di primer,
sehingga semakin besar arus mengalir pada kabel maka besar medan magnetnya
akan semakin besar pula sehingga arus yg mengalir pada kumparan juga semakin
besar
Untuk trafo yang dihubung singkat :
Untuk trafo pada kondisi tidak berbeban :
17
18
Dimana,
I1 > I2 sehingga N1 < N2,
N1 = jumlah lilitan primer, dan
N2 = jumlah lilitan sekunder
Gambar 3.2 Rangkaian Ekivalen
Tegangan induksi pada sisi sekunder adalah
Tegangan jepit rangkaian sekunder adalah
Dalam aplikasinya harus dipenuhi U1 > U2
Dimana : B = kerapatan fluksi (tesla)
A = luas penampang (mm2)
f = frekuensi (HZ)
N2 = jumlah lilitan sekunder
U1 = tegangan sisi primer
U2 = tegangan sisi sekunder
Zb = impedansi/ tahanan beban trafo arus
Zkawat = impedansi/ tahanan kawat dari terminasi CT ke instrumen
Zinst = impedansi/tahanan internal instrument, misalnya relai
proteksi atau peralatan meter.
Perbedaan utama trafo arus dengan trafo daya adalah :
a. Jumlah belitan kumparan primer sangat sedikit, tidak lebih dari lima belitan.
I1Z1 I2Z2
I2I0 E2U1 I2 .Zb = U2
19
b. Arus primer tidak dipengaruhi beban yang terhubung pada kumparan
sekundernya, karena arus primer ditentukan oleh arus pada jaringan yang
diukur.
c. Semua beban pada kumparan sekunder dihubungkan seri.
d. Terminal sekunder trafo arus tidak boleh terbuka, oleh karena itu terminal
kumparan sekunder harus selalu dihubungkan dengan beban atau dihubung
singkat jika bebannya belum dihubungkan.
Transformator Arus (CT) yang terletak di GI Krapyak 150 KV
Gambar 3.3 Gambar Trafo Arus di GI Krapyak 150 KV
3.1.2 FUNGSI TRAFO ARUS
Fungsi umum trafo arus adalah :
a. Menyesuaikan besaran arus pada sistem tenaga listrik menjadi besaran
arus untuk sistem pengukuran atau proteksi
b. Mengisolasi rangkaian sekunder terhadap rangkaian primer
c. Memungkinkan standar arus pengenal pada sisi sekunder
Secara khusus fungsi trafo arus dibedakan menjadi dua yaitu :
a). Trafo arus pengukuran
Trafo arus pengukuran untuk metering memiliki ketelitian tinggi pada
daerah kerja (daerah pengenalnya) 5% - 120% arus nominalnya
tergantung dari kelasnya dan tingkat kejenuhan yang relative rendah
dibandingkan trafo arus proteksi.
20
Penggunaan trafo arus pengukuran untuk Amperemeter, Watt-meter,
VARh-meter, dan cos φ meter.
b). Trafo arus proteksi
Trafo arus untuk proteksi, memiliki ketelitian tinggi pada saat terjadi
gangguan dimana arus yang mengalir beberapa kali dari arus
pengenalnya dan tingkat kejenuhan cukup tinggi.
Penggunaan trafo arus proteksi untuk relai arus lebih (OCR dan GFR),
relai beban lebih, relai diferensial, relai daya dan relai jarak.
Perbedaan mendasar trafo arus pengukuran dan proteksi adalah pada
titik saturasinya seperti pada kurva saturasi dibawah ini.
Gambar 3.4 Kurva kejenuhan CT untuk Pengukuran dan Proteksi
Trafo arus untuk pengukuran dirancang supaya lebih cepat jenuh
dibandingkan trafo arus proteksi sehingga konstruksinya mempunyai
luas penampang inti yang lebih kecil.
Gambar 3.5 Luas penampang Inti Trafo Arus
21
3.1.3 KLASIFIKASI TRAFO ARUS
Dalam penggunaannya sehari-hari, trafo arus dibagi menjadi jenis-jenis
tertentu berdasarkan syarat dan kebutuhannya, adapun pembagian jenis trafo arus
adalah sebagai berikut :
Jenis Trafo arus menurut tipe konstruksi dan pasangannya
Tipe Pasangan :
o Pasangan dalam ( indoor )
Trafo arus pemasangan dalam ruangan biasanya memiliki ukuran yang
lebih kecil dari pada trafo arus pemasangan luar ruangan, menggunakan
isolator dari bahan resin.
Gambar 3.6 Trafo arus pemasangan dalam ruangan
o Pasangan luar ( outdoor )
Trafo arus pemasangan luar ruangan memiliki konstruksi fisik yang
kokoh, isolasi yang baik, biasanya menggunakan isolasi minyak untuk
rangkaian elektrik internal dan bahan keramik/ porcelain untuk isolator
eksternal.
Gambar 3.7 Trafo arus pemasangan luar ruangan
22
Tipe Konstruksi :
o Tipe cincin ( ring / window type )
Sesuai dengan namanya, trafo arus cincin memiliki bentuk seperti cincin
atau ring. Prinsip kerjanya hampir sama dengan Tang ampere
Gambar 3.8 Trafo arus tipe cincin
o Tipe cor-coran cast resin ( mounded cast resin type )
Trafo arus ini biasanya berbentuk balok atau kubus winding di dalamnya
dipress dengan resin sehingga terlihat padat. Trafo arus jenis ini banyak
ditemui di system dengan tegangan 20 kV
Gambar 3.9 Trafo arus tipe cor – coran cast resin
o Tipe tangki minyak ( oil tank type )
Trafo arus jenis ini sering dijumpai di system tegangan tinggi 70 kV ke
atas. Ciri – cirinya adalah memiliki Rubber Oil diatasnya sebagai minyak
isolasi winding, sedangkan struktur penyangganya adalah isolator keramik
23
Gambar 3.10 Trafo arus tangki minyak ( oil tank type )
o Tipe trafo arus bushing
Trafo arus Bushing sering dijumpai di trafo tenaga. Biasanya trafo arus
jenis Trafo arus Bushing sering dijumpai di trafo tenaga. Biasanya trafo
arus jenis dipakai untuk mengidentifikasi arus yang mengalir melalui titik
netral trafo tenaga untuk keperluan system proteksi.
Gambar 3.11 Trafo arus bushing
Jenis trafo arus berdasarkan konstruksi belitan primer :
o Sisi primer batang (bar primary)
Konstruksinya mampu menahan arus hubung singkat yang cukup tinggi
sehingga memiliki faktor thermis dan dinamis arus hubung singkat yang
tinggi. Keburukannya, ukuran inti yang paling ekonomis diperoleh pada
arus pengenal yang cukup tinggi yaitu 1000A.
Trafo arus dengan jenis ini memiliki bentuk batang pejal pada sisi
primernya dan terlihat lebih sederhana, seperti trafo arus cincin yang diberi
tambahan isolator support.
24
Gambar 3.12 Bar Primary
o Sisi tipe lilitan (wound primary)
Biasa digunakan untuk pengukuran pada arus rendah, burden yang besar,
atau pengukuran yang membutuhkan ketelitian tinggi. Belitan primer
tergantung pada arus primer yang akan diukur, biasanya tidak lebih dari 5
belitan. Penambahan belitan primer akan mengurangi faktor thermal dan
dinamis arus hubung singkat.
Trafo arus dengan jenis ini memiliki bentuk lilitan pada sisi primernya.
Biasanya lilitan primernya berada di bawah struktur isolator keramiknya
Gambar 3.13 Wound Primary
25
Jenis trafo arus berdasarkan konstruksi jenis inti:
o Trafo arus dengan inti besi
Trafo arus dengan inti besi adalah trafo arus yang umum digunakan, pada
arus yang kecil (jauh dibawah nilai nominal) terdapat kecenderungan
kesalahan pada arus yang besar (beberapa kali nilai nominal) trafo arus
akan mengalami saturasi.
o Trafo arus tanpa inti besi
Trafo arus tanpa inti besi tidak memiliki saturasi dan rugi histerisis,
transformasi dari besaran primer ke besaran sekunder adalah linier di
seluruh jangkauan pengukuran, contohnya adalah koil rogowski (coil
rogowski).
Jenis trafo arus berdasarkan isolasi
o Trafo arus kering
Trafo arus kering biasanya digunakan pada tegangan rendah umumnya
digunakan pada pasangan dalam ruangan (indoor)
o Trafo arus Cast Resin & Epoksi – Resin
Trafo arus Cast Resin ini biasanya digunakan pada tegangan menengah,
umumnya digunakan pada pasangan dalam ruangan (indoor), misalnya
trafo arus tipe cincin yang digunakan pada kubikel penyulang 20 kV.
Sedangakan Trafo Epoksi – Resin biasa dipakai hingga tegangan 150KV.
Memiliki kekuatan hubung singkat yang cukup tinggi karena semua
belitan tertanam pada bahan isolasi. Terdapat 2 jenis, yaitu jenis bushing
dan pendukung.
Gambar 3.14 Jenis Trafo Arus dengan Isolasi Epoksi-Resin
26
o Trafo arus isolasi minyak & minyak – kertas
Trafo arus isolasi minyak banyak digunakan pada pengukuran arus
tegangan tinggi, umumnya digunakan pada pasangan di luar ruangan
(outdoor) misalkan trafo arus tipe bushing yang digunakan pada
pengukuran arus penghantar tegangan 70 kV dan 150 kV.
Trafo arus isolasi minyak kertas, pada trafo arus ini isolasi minyak kertas
ditempatkan pada kerangka porselen. Merupakan trafo arus untuk
tegangan tinggi yang digunakan pada gardu induk dengan pemasangan
luar. Dibedakan menjadi jenis tangki logam, kerangka isolasi, dan jenis
gardu. Kelebihannya, penyulang pada sisi primer lebih pendek, digunakan
untuk arus pengenal dan arus hubung singkat yang besar.
Gambar 3.15 Jenis Trafo Arus dengan Isolasi Minyak-Kertas
o Trafo arus isolasi SF6
Trafo arus ini banyak digunakan pada pengukuran arus tegangan tinggi,
umumnya digunakan pada pasangan di luar ruangan (outdoor) misalkan
trafo arus tipe top – core.
Trafo arus isolasi koaksial, jenis trafo arus dengan isolasi koaksial biasa
ditemui pada kabel, bushing trafo, atau pada rel daya berisolasi gas SF6.
Sering digunakan inti berbentuk cincin dengan belitan sekunder yang
dibelit secara seragam pada cincin dan dimasukkan pada isolasi, dengan
27
demikian terbuka jalan untuk membawa lapisan terluar bagian yang di-
ground keluar dari trafo arus.
(a) (b)
Gambar 3.16 (a) Trafo arus Top – core
(b) Trafo Arus Inti Cincin dalam Rel Daya Isolasi SF6
Jenis Trafo Arus Menurut Jumlah Inti
Inti Tunggal
Digunakan apabila sistem membutuhkan salah satu fungsi saja, yaitu untuk
pengukuran atau proteksi. Berdasarkan jumlah inti pada sekunder contoh :
150 – 300 / 5A, 200 – 400 / 5A, atau 300 – 600 / 1A
Inti Ganda/ banyak
Digunakan apabila sistem membutuhkan arus untuk pengukuran dan
proteksi sekaligus. Trafo arus dengan inti banyak dirancang untuk
berbagai keperluan yang mempunyai sifat penggunaan yang berbeda dan
untuk menghemat tempat.
Gambar 3.17 Ilustrasi Trafo Arus Inti Ganda
28
Jenis Trafo Arus berdasarkan pengenal :
Trafo arus memiliki dua pengenal, yaitu pengenal primer dan sekunder.
Pengenal primer yang biasanya dipakai adalah 150, 200, 300, 400, 600, 800,
900, 1000, 1200, 1600, 1800, 2000, 2500, 3000 dan 3600. Pengenal sekunder
yang biasa dipakai adalah 1 dan 5 A.
Berdasarkan pengenalnya, trafo arus dapat dibagi menjadi :
Trafo arus dengan dua pengenal primer
Primer seri
Contoh : CT 800 – 1600 / 1A untuk hubungan primer seri, maka didapat
rasio CT 800 / 1A
Primer pararel
Contoh : CT 800 – 1600 / 1A untuk hubungan primer pararel, maka
didapat rasio CT 1600 A
Trafo arus multi rasio/sekunder tap
Trafo arus multi rasio memiliki rasio tap yang merupakan kelipatan dari tap
yang terkecil, umumnya trafo arus memiliki dua rasio tap, namun ada juga
yang memiliki lebih dari dua tap.
3.1.4 KOMPONEN TRAFO ARUS
Transformator arus umumnya terdiri dari :
Kumparan (lilitan)
Berfungsi untuk menstransformasikan besaran-besaran ukur arus listrik
dari yang tinggi / menengah ke yang rendah.
Isolasi
Umumnya terdiri dari zat cair ( minyak ) yang berfungsi mengisolasikan
bagian yang bertegangan dengan bagian yang tidak bertegangan atau
mengisolasi bagian bertegangan yang berlainan fasanya.
Porselen
29
Berfungsi sebagai isolasi antara bagian-bagian yang bertegangan dengan
badan atau antara bagian bertegangan dengan bagian bertegangan yang
berlainan fasanya.
Dehydrating breather
Dehydrating breather adalah suatu peralatan pernafasan trafo yang
berfungsi untuk menyerap udara lembab yang timbul dalam ruang trafo,
sehingga akan mencegah rusaknya minyak ( isolasi ) trafo.
Terminal
Terminal adalah tempat penghubung dari sisi primer atau sekunder ke
bagian-bagian peralatan listrik yang membutuhkannya.
Tipe cincin (ring / window type) dan Tipe cor – coran cast resin (mounded
cast resin type)
Gambar 3.18 CT tipe cincin
Gambar 3.19 Komponen CT tipe cincin
Keterangan :
30
1. Terminal utama (primary terminal)
2. Terminal sekunder (secondary terminal)
3. Kumparan sekunder (secondary winding)
CT tipe cincin dan cor – coran cast resin biasanya digunakan pada kubikel
penyulang (tegangan 20 kV dan pemasangan indoor). Jenis isolasi pada CT
cincin adalah cast resin.
Tipe Tangki
Jenis isolasi trafo arus tipe tangki adalah minyak. Trafo arus isolasi minyak
banyak digunakan pada pengukuran arus tegangan tinggi, umumnya
digunakan pada pasangan di luar ruangan (outdoor) misalkan arus tipe
bushing yang digunakan pada pengukuran arus penghantar tegangan 70 kV,
150 kV dan 500 kV.
Gambar 3.20 Komponen CT tipe tangki
Komponen Trafo arus tipe tangki :
1. Bagian atas transformator arus ( transformator head )
2. Peredam perlawanan pemuaian minyak ( oil-resistant expansion bellows )
3. Terminal utama ( primary terminals )
31
4. Penjepit ( clamps )
5. Inti kumparan dengan belitan berisolasi utama ( core and coil assembly
with primary winding and main insulation )
6. Inti dengan kumparan sekunder ( core with secondary windings )
7. Tanki ( tank )
8. Tempat terminal ( terminal box )
9. Plat untuk pentanahan ( earthing plate )
Beberapa desain dari Trafo Arus
Gambar 3.21 Macam-macam desain transformator arus
3.1.5 Ratio / Hubungan dari Transformator Arus
Umumnya hubungan dari transformator arus terdiri dari tiga hubungan,
yaitu :
Hubungan transformator arus biasa
Hubungan ini terdiri dari sebuah lilitan primer dan sebuah lilitan sekunder,
yang mempunyai ratio, misalnya :
o 1000/1 A
1000 A adalah nilai arus primer
1 A adalah nilai arus sekunder yang masuk ke alat pengukuran
(metering) dan ke alat proteksi ( relai ).
32
Terminal Primer P1 – P2 = 1000 A
Terminal sekunder S1 – S2 = 1 A
Gambar 3.22 Hubungan transformator arus biasa
Hubungan transformator arus dengan dua buah lilitan sekunder
Hubungan ini terdiri dari sebuah lilitan primer dan dua buah lilitan
sekunder yang bekerja masing-masing lilitannya dengan inti ganda
( double core ). Satu lilitan sekundernya untuk alat pengaman dan satu sisi
lagi untuk alat-alat pengukur, misalnya transformator arus dengan ratio :
o 300/5-5 A
300 A adalah nilai arus primer
Terminal primer P1 – P2 = 300 A
Terminal sekunder 1S1 – 1S2 = 5 A ( nilai arus sekunder yang
masuk ke alat proteksi ( relai ))
Terminal sekunder 2S1 – 2S2 = 5 A ( nilai arus sekunder yang
masuk ke alat pengukuran ( metering ))
S
1
P
1
P2
S2
P2
S
2
33
Gambar 3.23 Hubungan transformator arus dengan dua buah lilitan sekunder
Hubungan transformator arus dengan dua buah lilitan primer dan dua buah
lilitan sekunder
Hubungan ini terdiri dari dua buah lilitan primer yang sama dan
dapat dihubungkan seri atau paralel sedangkan masing-masing lilitan
sekundernya terpisah.
Bilamana lilitan primernya dihubungkan seri (klem a dan b
dihubungkan) sehingga didapat batas ukur yang besar. Sistem ini lebih
menguntungkan, karena jika diadakan perluasan elektrifikasi maka tidak
perlu mengganti transformator arus lagi, misalnya : trafo arus dengan
ratio:
o 1000-2000/1-1 A
Penyambungan / pemilihan ratio :
1000/1-1 A = Terminal a disambung dengan b
1000 A adalah nilai arus primer
Terminal primer P1 – P2 = 1000 A
Terminal sekunder 1S1 – 1S2 = 1 A ( nilai arus sekunder yang
masuk ke alat proteksi ( relai ))
Terminal sekunder 2S1 – 2S2 = 1 A ( nilai arus sekunder yang
masuk ke alat pengukuran ( metering ))
2000/1-1 A = Terminal P1 disambung dengan a dan terminal P2
disambung dengan b
1S1 1S2 2S1
2S2 S2
P1 P2
S2
34
2000 A adalah nilai arus primer
Terminal primer P1 – P2 = 2000 A
Terminal sekunder 1S1 – 1S2 = 1 A ( nilai arus sekunder yang
masuk ke alat proteksi ( relai ))
Terminal sekunder 2S1 – 2S2 = 1 A ( nilai arus sekunder yang
masuk ke alat pengukuran ( metering ))
Gambar 3.24 Hubungan transformator arus dengan dua buah lilitan primer
dan dua buah lilitan sekunder
3.2 DATA PENGENAL TRAFO ARUS
Setiap trafo arus harus dilengkapi dengan spesifikasi pengenal sebagai
berikut:
a). Arus primer
Arus pengenal primer antara lain adalah : 50, 150, 200, 300 A, dan
sebagainya.
b). Arus sekunder
Arus pengenal sekunder biasanya: 5, 2 dan 1 A. Arus pengenal 2 dan 1 A
digunakan : jika kabel penghubung panjang sehingga jumlah impedansi meter
atau rele dengan impedansi kabel lebih besar daripada burden; atau jika
jumlah belitan kumparan sekunder sedikit sehingga rasio tidak dapat diubah
dengan mengubah jumlah belitan sekundernya.
P1 a b
P2 S2
1S1 1S2 2S1
2S2 S2
35
c). Frekuensi
Frekuensi pengenal sama dengan frekuensi sistem, 50 Hz atau 60 Hz
d). Arus thermal kontinu
Adalah arus kontinu tertinggi yang menimbulkan temperature trafo arus sama
dengan temperature yang diizinkan. Jika pengenal ini tidak diberikan,
nilainya dapat ditetapkan sama dengan arus pengenal primer.
e). Daya keluaran
Adalah daya (VA) yang diambil trafo arus saat arus sekunder sama dengan
arus pengenal sekunder dan impedansi beban yang terhubung di terminal
sekunder sama dengan burden pengenal. Daya keluaran pengenal trafo arus
yang sudah distandarisasi antara lain adalah : 2,5 ; 5 ; 7,5 ; 10 ; 15 ; dan 30
VA.
f). Burden
Adalah impedansi dan cos φ beban yang membuat arus sekunder sama
dengan arus pengenal sekunder saat arus di primer sama dengan arus
pengenal primer.
Burden CT terdiri dari impedansi kabel dan burden meter atau relai
Gambar 3.25 Burden Transformator arus
g). Arus thermal waktu singkat
Besar arus thermal waktu singkat ditentukan lebih besar atau sama dengan
arus hubung singkat tertinggi yang diperkirakan akan mengalir pada
kumparan primer trafo arus, atau tidak boleh kurang dari arus pemutusan
pemutus daya yang bekerja sama dengan trafo arus tersebut.
36
h). Arus dinamis waktu singkat
Arus dinamis waktu singkat tidak kurang dari 2,5 kali arus thermal waktu
singkat.
i). Tingkat isolasi
Untuk tegangan pengenal yang sama, tingkat isolasi trafo arus sama dengan
trafo tegangan.
j). Ketelitian
Untuk menunjukkan kelas ketelitiannya, ketelitian CT dinyatakan dengan
kesalahannya. Suatu alat semakin kecil kesalahannya semakin teliti alat
tersebut. Pada CT dikenal 2 macam kesalahan yaitu :
Kesalahan perbandingan / rasio (e)
KT = Perbandingan transformasi nominal
Ip = Arus Primer
Is = Arus sekunder
Kesalahan sudut δ
Gambar 3.26 Kesalahan sudut δ
Pergeseran sudut sisi sekunder kurang atau lebih dari 180° (-) lagging, (+)
leading. Kesalahan sudut fase berpengaruh bila pengukuran menyangkut
besaran arus dan tegangan misalnya pengukuran daya aktif maupun reaktif,
pengukuran energi dan relai arah. Kesalahan pengukuran tergantung
kesalahan rasio dan kesalahan sudut.
37
Faktor batas ketelitian ( Accuracy Limit Factor )
Adalah perbandingan arus primer batas ketelitian dengan arus pengenal
primer atau dinyatakan sebagai berikut :
o Untuk pengukuran (metering) :
o Teliti untuk daerah kerja 5 - 120 % In. ( In / Arus nominal, yaitu batas
kemampuan arus normal pada sisi primer. Misalnya : In 500-1000 A,
dan sebagainya.)
o Level kejenuhan rendah, untuk mengamankan meter pada saat terjadi
gangguan (cepat jenuh).
o Meter-meter / pengukuran yang menggunakan arus sekunder
transformator arus antara lain :
Ampere meter
MW meter
MVAR meter
KWH meter
KVARH meter
Cos φ meter
Berikut ini table untuk kelas ketelitian trafo arus yang diizinkan:
Tabel 3.1 Kelas Ketelitian Trafo Arus
Kelas γ (%) δ (menit) Arus
0,1 ± 0,1 ± 5 100 % arus
nominal0,2 ± 0,2 ± 10
0,5 ± 0,5 ± 30
1,0 ± 1,0 ± 60
3,0 ± 3,0 -
5,0 ± 5,0 -
Untuk proteksi (relai) :
o Klas ketelitiannya relatif rendah.
38
o Kejenuhannya tinggi (tidak cepat jenuh).
o Proteksi / pengaman yang menggunakan arus sekunder transformator
arus antara lain :
Relai Jarak (Distance Relay)
Relai Arus Lebih (Over Current Relay)
Relai Berarah (Directional Relay)
Relai Differensial (Differential Relay)
Relai REF (Restricted Earth Fault)
Relai SBEF (Standby Earth Fault)
Relai Beban Lebih (Over Load Relay)
Kelas trafo arus ini dinyatakan dengan tanda “nP”, di mana n
menunjukkan kelas ketelitian dan P menunjukkan trafo arus untuk
proteksi. Berikut ini table untuk batas ketelitian trafo arus yang diizinkan
untuk proteksi :
Tabel 3.2 Batas Ketelitian Trafo Arus Proteksi
Kelas
Galat rasio (γ)
Saat arus primer
= arus pengenal
Galat sudut (δ)
Saat arus primer
= arus pengenal
Galat komposit
Saat γ dan δ =
galat pengenal
5P ± 1,0 ± 60,0 5
10P ± 3,0 - 10
15P ± 5,0 - 15
3.3 PENGAWATAN TRANSFORMATOR ARUS
Salah satu sisi sekunder di bumikan
39
Gambar 3.27 Salah satu sisi sekunder di bumikan
Tujuannya kalau terjadi tembus antara tegangan tinggi dan sisi sekunder
maka tegangan sisi sekunder tidak akan naik karena akan merusak
peralatan pada sisi sekunder.
Rangkaian sekunder tidak boleh terbuka
Gambar 3.28 Rangkaian sekunder tertutup
Fluks akan menjadi besar , tegangan sekunder naik , terjadi kejenuhan
pada inti dan akan menjadi panas Oleh karena itu rangkaian sekunder
tidak boleh dipasang fuse / MCB .
3.4 BATAS-BATAS HARGA TAHANAN ISOLASI
Untuk mengukur harga tahanan isolasi menggunakan HVI (High Voltage
Insulation).
40
Gambar 3.29 High Voltage Insulation
Parameter titik ukur tahanan isolasi :
Antara lilitan primer dan ground :
R > 25.000 M
Antara lilitan primer dan sekunder :
R > 500 M
Antara lilitan sekunder dan sekunder :
R > 500 M
Antara lilitan sekunder dan pentanahan (ground) :
R > 500 M
Perhatikan : Tegangan uji (testing voltage) tidak boleh lebih dari 2.000 volt
atau 2.500 volt
3.5 RATING TRAFO ARUS (CT)
a. Rating Beban
Rating dari beban dimana akurasi masih bisa dicapai.
Dinyatakan dalam VA
Umumnya bernilai 2.5 , 5 , 7.5 , 10 , 15 , 30 VA
b. Rating Arus Kontinu
41
Nilai arus yang diijinkan mengalir secara kontinu di sisi primer dengan
sekunder dibebani nominal tanpa menimbulkan kenaikan temperatur yang
melampaui batas yang dispesifikasi.
Standar arus lebih kontinu di dalam IEC 185-1987 adalah 120%, 150%,
200 %
c. Rating Arus Sesaat
Nilai rms arus primer yang dapat ditahan oleh trafo arus selama 1 detik
pada kondisi sekunder dihubung singkat, tanpa menimbulkan kerusakan
(I thermal)
d. Rating Arus Sekunder
Umumnya bernilai 1 , 2 atau 5 Amp
e. Rating Arus Dinamik (Idyn)
Nilai maksimum arus primer yang dapat ditahan oleh trafo arus tanpa
menimbulkan kerusakan listrik atau mekanik pada kondisi sekunder
dihubung singkat.
Nilai Idyn pada IEC 185-1987 umumnya 2.5 kali I thermal
3.6 KELAS TRAFO ARUS (CT)
a. Kelas TPX (Nongaped core CT)
Tanpa celah udara.
Konstanta waktu lebih lama dari 5 detik.
CT ini mempunyai akurasi yang tinggi, arus magnetisasi yang sangat
rendah, presisi pada transformasi AC dan DC komponen.
Cocok untuk semua jenis proteksi.
Mempunyai faktor remanansi KR » 0.8
CT ini mempunyai core yang besar karena itu berat dan mahal.
Dapat dikombinasikan dengan TPY.
User harus menspesifikasikan harga minimum dari V knee dan harga rms
maksimum dari arus eksitasi
b. Kelas TPY (anti remanence gapped core)
42
Dengan celah udara kecil (pada inti)
Konstanta waktu 0.2 s/d 10 detik.CT ini hampir sama dengan tipe TPX
tetapi transformasi DC komponen tidak seakurat TPX.Hal ini berarti
kesalahan transient lebih besar pada konstanta waktu yang kecil.
Mempunyai faktor remanansi KR < 0.1
CT ini mempunyai core yang besar dan mahal.
Cocok untuk semua jenis proteksi.
Toleransi konstanta waktu sekunder ± 20 % jika Ts < 2 detik
CT digunakan untuk proteksi diferensial.
c. Kelas TPZ (linier core)
Dengan konstanta waktu 60 milidetik +/- 10 %
Arus magnetisasi 5.3 % dari arus sekunder pada keadaan steady state.
Faktor remanensi KR » 0
Ukuran core 1/3 dari tipe TPX dan TPZ untuk keperluan yang sama.
Hanya dapat dikombinasikan dengan tipeTPZ saja
3.5 PENGUJIAN TRAFO ARUS ( CT )
Ada beberapa macam pengujian pada trafo arus yaitu :
1) Pengujian rasio trafo arus
Rangkaian pengujian rasio trafo arus
SLIDE REGULATOR TRAFO ISOLASI
Gambar 3.30 Pengujian Rasio Trafo arus
43
Pengujian rasio trafo arus ini digunakan untuk mencari perbandingan
rasio trafo arus. Pada dasarnya untuk mencari rasio dari trafo
arus,dapat dilihat beban pada trafo arus. Pengujian ini menggunakan
tegangan 220 V AC dan tegangan yang masuk pada kumparan primer
dapat diatur dengan regulator tegangan ( slide regulator ) yang
dihubungkan dengan trafo. Arus yang mengalir pada rangkaian
diukur dengan amperemeter dan dibandingkan dengan arus sekunder
pada trafo arus. Dan akan didapatkan rasio trafo arus yang sesuai
dengan kebutuhan.
2) Pengujian lengkung kemagnetan ( Kejenuhan ) trafo arus
Rangkaian pengujian kejenuhan trafo arus
SLIDE REGULATOR TRAFO ISOLASI
Gambar 3.31 Rangkaian pengujian lengkung kemagnetan ( kejenuhan ) trafo arus
Pengujian lengkung kemagnetan pada trafo arus ini dimaksudkan
untuk mengetahui kejenuhan atau titik jenuh trafo arus. Karateristik
sebuah trafo yang ideal adalah linear, sedang karateristik trafo yang
sebenarnya terlihat seperti ganbar dibawah.
44
Gambar 3.32 Grafik Lengkung kemagnetan ( kejenuhan ) trafo arus
Lengkung Magnetisasi (Kurva Magnetisasi)
Transformator arus dianggap jenuh bila ada kenaikan tegangan
10%, maka arus magnetisasi naik 50% (minimal). ( BS 3938 1873 )
Untuk penggunaan pengukuran biasanya dioperasikan pada bagian
kuva yang linier. Trafo arus proteksi harus lambat mengalami
kejenuhan ( biasanya memiliki faktor arus lebih yang tinggi yakni n =
10 ) sedangkan trafo arus untuk pengukuran harus segera jenuh
dikarenakan untuk melindungi peralatan agar tidak kelebihan beban,
oleh karena itu trafo arus ini memiliki faktor arus yang rendah yakni
n = 5
3) Pengujian polaritas trafo arus
Rangkaian untuk menentukan polaritas trafo arus.
45
Gambar 3.33 Rangkaian pengujian polaritas trafo arus
Dengan memasukan tombol T, jika polaritas betul maka galvano
meter G akan menyimpang ke kanan dan kembali ke nol, Pada saat
tombol T dilepas G menyimpang kekiri dan kemudian kembali ke nol
atau disebut polaritas pengurangan Bila salah terjadi sebaliknya.
4) Pengujian Tangen Delta Trafo Arus
Pengujian tangent delta trafo arus dilakukan untuk mengetahui nilai
factor dissipasi (tan delta) dan nilai kapasitansi dari CT. peningkatan
nilai dari kapasitansi akan mengindikasikan adanya kertas isolasi
yang terkontaminasi oleh kelembaban, pencemaran atau adanya
pemburukan pada system isolasi CT. pengukuran tan delta yang
akurat pada CT dalam kondisi primer dihubung singkat.
3.6 ALAT UKUR PADA PANEL
Keterangan :
A = Amperemeter
A
~
Type 2102 ┴
Clas : 1,0
CT 1000 : 5 A
YOKOGAWA
46
~ = AC (bolak-balik)
┴ = Tegak lurus dengan tanah
Type 2102 = Tipe alat ukur 2102
Clas : 1,0 = Klas ketelitian trafo arus 1
CT 1000 : 5 A = Rasio perbandingan alat ukur
1000 : 5A
YOKOGAWA = Merk alat ukur
Gambar 3.34 Alat ukur disalah satu panel di GI Krapyak
3.7 Data Teknik CT GI Krapyak
Berikut ini adalah salah satu contoh
data teknik dari Trafo Arus yang
terdapat di GI Krapyak
1. Merk : ABB
2. Dibuat di : JERMAN
3. Type : IMBD170 A4
4. No. Serie : Fasa R : 8147836
Fasa S : -
Fasa T : -
5. Tahun pembuatan
6. Arus max primer
:
:
1994
2000 A
7. Arus primer : 150-300-1000-2000 A
47
8. Arus sekunder : 1 A
9. Pasangan : Luar
10. Frekuensi : 50 Hz
11. Tegangan maksimal : 170 kV
12. Tegangan sistem : 150 kV
13. S t a n d a r d : IEC-185
14. Class : 5P20
15. Berat total
16. Arus thermal waktu singkat
17. Arus dinamis waktu singkat
18. Burden
:
:
:
:
740 kg
32 kA
80 k A
30 VA