3. TEORI DASAR k Wh DOC

PT PLN (Persero)Pusat Pendidikan dan Pelatihan Teori Dasar kWh Meter

3. TEORI DASAR kWh METER

3.1.PRINSIP DASAR kWh METER

kWh meter adalah alat pengukur energi listrik yang mengukursecara langsung hasil kali tegangan, arus factor kerja,kaliwaktu yang tertentu (UI Cos φ t) yang bekerja padanya selamajangka waktu tertentu tersebut. Hal ini berdasarkan bekerjanyainduksi megnetis oleh medan magnit yang dibangkitkan oleh arusmelalui kumparan arus terhadap disc (piring putar) kWh meter,dimana induksi megnetis ini berpotongan dengan induksi mgnetisyang dibangkitkan oleh arus melewati kumparan teganganterhadap disc yang sama.

Koppel putar dapat dibangkitkan terhadap disc karena induksimagnetis kedua medan magnit tersebut diatas bergeser fasasebesar 900 satu terhadap lainnya (azas Ferrari). Hal inidimungkinkan dengan konstruksi kumparan tegangan dibuat dalamjumlah besar gulungan sehingga dapat dianggap inductancemurni.

Berbagi dan menyebarkan ilmu pengetahuan serta nilai-nilaiperusahaan 43


Gambar 1A. Prinsip suatu meter penunjukEnergi listrik arus B-B (jenis induksi)

GAMBAR 1Keterangan Gambar :

M = Magnit permanentCp = inti besi kumparan teganganWp = kumparan tegangan yang dapat dianggap sebagai

reaktansi murni, karena lilitan cukup besarCc = Inti besi kumparan arusWc = kumparan arusIp = arus yang mengalir melalui WpI = Arus beban yang mengalir melalui WcF = Kumparan penyesuaian fasa yang diberi

tahanan RRGS = Register1L & 2S = Terminal sumber daya masuk2L & 1S = Terminal daya keluar

Prinsip Kerja

Ф1 ditimbulkan oleh arus I mengalir di kumparan WcФ2 ditimbulkan oleh arus Ip mengalir di kumparan Wp dan Ip

lagging 900 terhadap tegangannya


Gambar 1B Arus – arus Eddypada suatu piringan


Gambar 2

Dengan mengambil persamaan moment alat ukur type induksi :

T = KW Ø1. Ø2 Sin Ф1 sebanding dengan I Ф 2 sebanding dengan

Sin = Cos φ

Maka : TD = W.I Cos φ = V.I. Cos φ

Dengan demikian maka terhadap piringan logam D terdapat momengerak TD yang berbanding lurus terhadap daya beban. Apabilaoleh karena pengaruh momen TD. Piring logam D berputar dengankecepatan n, maka sambil berputar piringan tersebut memotonggaris – garis fluksi magnetic m (akibat adanya magnitpermanen) sehingga menyebabkan terjadinya arus – arus putar(arus Foucault) didalam piringan logam yang berbanding lurusterhadap n Ø m.

Arus – arus putar yang terjadi pada piringan logam D akibatadanya Ø1, Ø2 dan Ø m seperti dalam gambar 1.B


φ

Ф1

Ф2

Sin = Cos φ

V

VW

VW

PT PLN (Persero)Pusat Pendidikan dan Pelatihan Teori Dasar kWh MeterArus – arus putar yang memotong garis – garis fluksi mmenyebabkan piringan logam D mengalami momen redaman TD yangberbanding lurus dengan n. Ø m2

Bila momen TD dan Td dalam keadaan seimbang maka :

Kd. V.I. Cos φ = Km.n. Ø m2

n =

Kd, Km = konstanta

Sehingga didapat kecepatan n dari piringan logam D adalahberbanding lurus dengan V.I.Cos, maka jumlah putaran piringanD untuk jangka waktu tertentu sebanding dengan energi yangdiukur pada jangka waktu tersebut. Kemudian untuk mendapatangka hasil pengukuran dari piringan D tadi harusditransformasikan lagi kealat register.


Kd V.I

Cos φ

kWh meter 1 fasa

kWh meter 3 fasa


3.2.BAGIAN – BAGIAN KWH METER DAN FUNGSINYA

Gambar 3

Badan (body) terdiri dari :

a. Bagian atasb. Bagian bawah

Kumparan arus terdiri dari :

a. Pada kWh meter 1 phasa kumparan arus 1 setb. Pada kWh meter 3 phasa 3 kawat kumparan arus 2 setc. Pada kWh meter 3 phasa 4 kawat kumparan 3 set


1. Kumparan Tegangan

2. Kumparan arus

3. Elemen

Penggerak/piringan

4. Rem Magnit

5. Register

6. Name Plate

PT PLN (Persero)Pusat Pendidikan dan Pelatihan Teori Dasar kWh MeterPada kumparan arus dilengkapi dengan kawat tahanan ataulempengan besi yang berfungsi sebagai pengatur Cosinus phi(factor kerja)Kumparan Tegangan terdiri dari : Pada kWh meter 1 phasa ……………………………… 1 SetPada kWh meter 3 phasa 3 kawat ……………………. 2 setPada kWh meter 3 phasa 4 kawat ……………………. 3 Set

PiringanPiringan kWh meter ditempatkan dengan dua buah bantalan (atasdan bawah) yang digunakan agar piringan kWh meter dapatberputar dengan mendapat gesekan sekecil mungin.

Rem MagnitRem magnit adalah terbuat dari magnit permanen, mempunyai satupasang kutub (Utara dan selatan) yang gunanya untuk :

a. Mengatasi akibat adanya gaya berat dari piringan kWh meterb. Menghilangkan / meredam ayunan perputaran piringan serta

alat kalibrasi semua batas arus.

Roda gigi dan Alat Pencatat (register)Sebagai transmisi perputaran piringan, sehingga alat pencatatmerasakan adanya perputaran, untuk mencatat jumlah energi yangdiukur oleh kWh meter tersebut dan mempunyai satuan, puluhan,ratusan, ribuan dan puluh ribuan

Data kWh MeterPada papan nama dari meter energi tercantum data sebagaiberikut :


PT PLN (Persero)Pusat Pendidikan dan Pelatihan Teori Dasar kWh Meter- Nama alat / merek pabrik- Tipe atau jenis meter- Cara pengawatan : satu fasa, 2 kawat

tiga fasa, 3 kawat tiga fasa, 4 kawat

- Tegangan- Arus- Frekuensi- Konstanta meter- Kelas- Satuan energi listrik

3.3.PRINSIP KERJA kVARh METER.

Meter kVARh pada prinsipnya adalah seperti meter kWh. Kalaupada meter kWh yang diukur adalah daya nyata atau I.E.Cos φ xt, maka pada kVARh yang diukur adalah daya buta atau I.E.Sin φx t.

Untuk bisa mendapatkan hasil pengukuran E.I.Sin φ x t, prinsipdasarnya adalah membalik polaritas kumparan tegangan kWhdengan jalan membalik pengawatannya.


1 2 35 7 8 9

1 2 35 7 8 9

kWh kVARh


kVARh dipergunakan untuk mengukur besarnya pemakaian energirekatif pada konsumen – konsumen yang mempunyai Cos φ kurangdari 0,85 atau pada konsumen – konsumen yang mempunyai sudutphasa lebih besar dari 36,860.

Apabila kita perhatikan pada tiga daya dibawah ini (lihatgambar)

Gambar 6

Apabila pada segi tiga daya tersebut kita coba gambarkan suatubesaran sudut (FI) yang berubah – ubah dengan besaran Kw yangtetap, maka dapat terlihat disini bahwa :

- Besarnya kVA akan berubah – ubahSemakin besar sudut Ø atau semakin jeleknya Cos φ maka kVAakan semakin besar

- Besarnya kVAR akan berubah - ubah


kVARkVA

kWa

bc

φ

Gambar 5


Semakin besar sudut Ø atau semakin jeleknya Cos φ makakVAR akan semakin besar.

Lihat gambar.

Pada titik A besarnya sudut Ф = 0Maka besar Cos φ = 1Sehingga kVA = kWSedangkan kVAR nya adalah = 0

Pada titik B :Sudut 2 semakin besar sehingga Cos menjadi lebih kecil dari 1kVA akan menjadi lebih besar dari kW, sedangkan kVARnyamenjadi lebih besar dari nol ( 0 ).


φ2 φ3 φ4 φ5

kW

kVARkVA

E

D

C

B

A

GAMBAR 7


3.4.DIAGRAM RANGKAIAN DAN PENANDAAN TERMINAL

Diagram rangkaian harus tertera pada bagian disekitarterminal. Diagram rangkaian dan cara penyambungannya dapatdilihat pada gambar 9 sampai 18


Gbr. 8aDiagram pengawatan kWh meter fase tunggal, 2 kawat sambungan langsung,tarip tungal

Gbr. 8bDiagram pengawatan kWh meter fasetunggal, 2 kawat sambungan langsung, tarip ganda

. . . .1 53 4

. . . .1 3 4 5..6 7

.1 3.4 6 .7 9. . . .. 1110

BEBAN

BEBAN

NF

NF



Gbr. 8cDiagram pengawatan kWh meter fase tiga, 4 kawat sambungan langsung, tarip tungal

Gbr. 8dDiagram pengawatan kWh meter fase tiga, 4 kawat sambungan tidak langsung, tarip tunggal

BEBAN

S

R

N

T

.13

.46

.7 9

.....2 5 11.8 .

BEBAN

SR

NT



Gbr. 8eDiagram pengawatan kWh meter fase tiga, 4 kawat sambungan melalui trafo arus dan trafo tegangan tarip ganda

.1 3 .4 6 .7 9. ....2 5 12.8 .

BEBAN

M

. . ...13 15 1 2 3 .4

k . .. .. .. .. ...

k k K K

K R

STM

CT

..

TN

.2 5 .3 9..1 .8M

. . ...13 15 1 2 3 4

. . .

.. .

k

K CT

. 7 .

K . 20000/100PT = V

..



Gbr. 8fDiagram pengawatan kWh meter fase tiga, 3 kawat sambungan dengan trafoarus dan trafo tegangan, tarip ganda

Gbr. 8gDiagram pengawatan kWh meter fase tiga, 4 kawat sambungan melalui transformator tegangan dan tarnsformator arus, tarip tungal

BEBAN

RS

T

TM

.1 3 .4 6 .7 9. ....2 5 11.8 .

BEBAN

SR

NT

.2 5 .3 9..1 .8M

. . ...13 15 1 2 3 4

. . .. . .k K CT

. 7 .

K .RSTTM

20000/100PT = V



Gbr. 8hDiagram pengawatan kWh meter fase tiga, 3 kawat sambungan melalui transformator tegangan dan tarnsformator arus, tarip ganda

BEBAN

.2 5 .3 9..1 .8

. . .

. . .k

K CT

. 7

K .RST

TM

20000/100PT = V

.

.

BEBAN


Susunan terminal harus sama dengan diagram rangkaian. Setiapterminal harus diberi tanda yang sesuai dengan fungsinya.

Cara pengawatan kWh meter dibedakan menurut jumlah elemennya :


Gbr. 8iDiagram pengawatan kWh meter fase tiga, 3 kawat sambungan melalui transformator tegangan dan tarnsformator arus, tarip tungal

Gbr. 8jDiagram pengawatan kWh meter fase tiga, 3 kawat sambungan melaluitransformator tegangan dan tarnsformator arus, tarip ganda

.2 5 .3 9..1 .8

BEBAN

M

. . ...13 15 1 2 3 4

. . .

. . .k

K CT

. 7 .

K .RST

TM

20000/100PT = V

PT PLN (Persero)Pusat Pendidikan dan Pelatihan Teori Dasar kWh Meter- Fase tunggal, 2 kawat mempunyai 1 elemen- Fase tiga, 3 kawat mempunyai 2 elemen- Fase tiga, 4 kawat mwmpunyai 3 elemen

3.4.1. Klasifikasi kWh Meter Dan Batas Kesalahan.

Klasifikasi kWh meter dibagi dalam 3 klas :

- kWh meter kelas 0,5 dipakai sebagai meter standard- Kwh meter kelas 1 dipakai untuk pengukuran skunder

(memakai trafo ukur)- kWh meter kelas 2 dipakai untuk pengukuran primer (tanpa

trafo ukur)

Batas – batas kesalahan kWh meter yang ditentukan oleh kamartera PLN (atas kebijaksanaan PLN Wilayah/Distribusisetempat)

Arus FaktorKerja

Batas kesalahan kWh meter dalam %Kl 2 Kl 1 Kl 0,5


PT PLN (Persero)Pusat Pendidikan dan Pelatihan Teori Dasar kWh Meter100% In100% In50% In50% In10% In5% In

110,5(ind)10,5(ind)11

+ 0 …….. +2+ 0 ...……+2+ 0 ………+ 2+ 0 ………+ 2+ 0 ………+ 2+ 0 ….…+2,5

+ 0 ……. +1+ 0 ……. +1+ 0 ……. +1+ 0 ……. +1+ 0 ……. +1+ 0 …. +1,5

+0 …….. +0,5*+0 …….+0,8*+0 …….+ 0,5++0 …….+ 0,8++0 …….+ 0,5++0 …….+ 1

Keterangan :

Tanda * : Titik 2 kesalahan yang biasa dirobah, bila menyimpang dari batas yang ditentukan.

Tanda + : Titik 2 kesalahan yang tidak boleh dirubah, bilamenyimpang batas yang ditentukan

3.5.ALAT BANTU kWh METER

Ada tiga alat bantu yang digunakan dalam pengukuran dengan kWhmeter :

a. Current transformator (trafo Arus)b. Potensial transformator (Trafo tegangan)c. Time switch

Tidak semua alat Bantu tersebut harus dipasang pada suatupengukuran kWh meter, hal tersebut tentu tergantung dari


PT PLN (Persero)Pusat Pendidikan dan Pelatihan Teori Dasar kWh Meterkebutuhan untuk pengukuran itu sendiri. Maksud dari penggunaanalat bantu kWh meter adalah untuk menyederhanakan disainpemuatan kWh sehingga :

- Dengan satu jenis kWh meter yang tertentu dapatdigunakan untuk pengukuran dari beberapa macam besarnyadaya listrik.

- Untuk pengukuran tarif ganda maka didesain dengancoil perubahan register yang menggunakan relay komandodari luar (Time Switch)

- Supaya kWh meter dapat digunakan untuk pengukuranenergi listrik baik pada sistem tegangan rendah maupunpada sistem tegangan menengah juga pada sistem tegangantinggi

- Untuk mempermudah pemasangan dan penempatan kWh meter

3.5.1. Transformator Arus

Transformator arus adalah suatu alat listrik yang berfungsiuntuk mengubah besar arus tertentu (di lilitan primer) kebesaran arus tertentu lainnya (di lilitan sekunder) melaluisuatu kopling elektro megnetis.

Transformtor arus ini banyak digunakan didalam bidangpengukuran – pengukuran listrik untuk memperoleh besaran ukurbagi ampere meter, kWh meter, watt meter dan sebagainya

Karena meter – meter umumnya hanya dapat dilewati besaranukur (arus) yang kecil sedangkan arus yang mengalir kejaringan distribusi adalah besar, maka besar arus padabelitan primer transformator arus lebih besar dari pada besararus di lilitan sekundernya.


PT PLN (Persero)Pusat Pendidikan dan Pelatihan Teori Dasar kWh MeterJadi transformator arus yang dipergunakan pada meter – meterakan mengubah arus primer yang besar menjadi arus sekunderyang lebih kecil sehingga pengukuran dapat dilakukan.

3.5.2. Pemeriksaan Spesifikasi Transformator Arus (CT)

Transformator arus yang digunakan untuk pengukuran teganganmenengah dan tegangan tinggi adalah kelas 0,5. setiaptransformator arus harus mempunyai data minimal sebagaiberikut :

a. Nama pabrik pembuat atau tanda lain yangmenunjukkan identitasnya.

b. Tipe dan nomor seric. Arus pengenal primer dan sekunder sebagai

contoh :Kn = Ipn/Isn (kn = 100/5 A)

d. Frekuensi pengenal (misalnya 50 Hz)e. Keluaran pengenal dan kelas ketelitian

(misalnya : 1S; 15 VA, kelas 0,5; 2S; 30 VA, kelas 1)f. Tegangan tertinggi untuk perlengkapang. Tingkat isolasi pengenalh. Arus thermal singkat pengenal (I th) dan arus

dinamik pengenal (Idyn)i. Kelas isolasi bila bukan isolasi kelas A

3.5.3. Pengujian Polaritas CT

Transformator arus secara individual harus diujipolaritasnya untuk membuktikan bahwa penandaan polaritas


PT PLN (Persero)Pusat Pendidikan dan Pelatihan Teori Dasar kWh Meterprimer dan sekundernya adalah benar. Pengujian dilakukandengan sirkit seperti pada gambar berikut :

Sebuah ampere meter dengan skala Nol ditengah, tipe permanentmagnet moving coil dihubungkan pada sekunder transformatorarus. Battrey tegangan 1,5 Volt dihubungkan melalui saklarkutub – tunggal pada sisi primer, pada saat saklar dimasukkanmaka ampere meter akan menunjuk kearah positip sesaat danpada waktu saklar dibuka ampere meter akan menunjuk kearahnegatep sesaat.

Pengujian polaritas dapat diukur langsung pada terminallemari APP (10 tipe II F Nomor : 1 dan 3; 1 dan 5; 1 dan 7)

3.5.4. Pengujian Rasio

Pengujian ini dilakukan dengan menginjeksi sisi primer, arusdialirkan dan diukur dengan A 1 melalui transformator arusstandar seperti pada gambar berikut.


Push Oution Switch

P2 P1

S2 S1

Batery

_- +

Gambar 9Pengujian Polaritas



CurrentTransformer Test

A1

A2

TestArus

AC Supply

~

CT Yang

CT Standa

Gambar 10.Pengujian Rasio


Arus sekunder diukur dengan ampere meter A2 dan nilai perbandingannya antara A1 dan A2 adalah merupakan rasio yangtertulis pada nama transformator arus. Kesalahan arus dinyatakan dalam (%) dengan rumus :

(kn Is – Ip)Kesalahan arus (%) = X 100%

Ip

Is = arus sisi sekunderIp = arus sisi primerKn = rasio transformasi transformator arus

3.5.5. Batas - Batas Kesalahan

Kelasketelitian

Persentasikesalahan

Arus (rasio) padapersentase aruspengenalnya

Pergeseran fasa pada persentasearus pengenalnya

Menit Centi Radian

5 20100

120

5 20100

120 5 20 100 120

0,10,20,51,0

0,40,751,53,0

0,20,350,751,5

0,10,20,51,0

0,10,20,51,0

153090180

8153090

5103060

51030600

0,450,92,75,4

0,240,450,352,7

0,150,30,91,8

0,150,30,91,8


PT PLN (Persero)Pusat Pendidikan dan Pelatihan Teori Dasar kWh MeterBatas kesalahan transformator arus penggunaan khusus.Tabel ini hanya berlaku untuk transformator dengan arus sekunder pengenal 5A

Kelasketelitian

± Persentasi kesalahanarus (rasio) padapersentase aruspengenalnya

Pergeseran fasa pada persentase aruspengenalnya

Menit Centi Radian5 20 100 120 5 20 10

0120 5 20 10

0120

0,250,35

0,751,5

0,350,75

0,20,5

0,20,5

3090

1545

1030

1030

0,90,7

0,450,35

0,30,9

0,30,9

3.6.TRANSFORMATOR TEGANGAN

Transformator tegangan adalah alat pengubah besaran listrik (tegangan) dari suatu harga ke harga yang lain yang tertentu besarnya.

Transformator tegangan merupakan salah satu dari beberapajenis transformator yang ada, yang berfungsi sebagai alatpembantu dalam pengukuran tegangan. Alat ini biasa digunakanuntuk memberi tegangan kepada meter – meter dan peralatanpengaman yang memerlukannya, dan biasa dipasang pada sisitegangan tinggi dari suatu jaringan listrik (6 kV ke atas)

Faktor ketelitian yang harus diperhatikan pada transformatoralat pengukuran (termasuk juga transformator tegangan). Halini disebabkan karena besaran ukurannya yang lebih


PT PLN (Persero)Pusat Pendidikan dan Pelatihan Teori Dasar kWh Meterdiperhatikan dari pada rugi-rugi yang terjadi pada alattersebut.

3.6.1. Pemeriksaan Spesifikasi Transformator Tegangan (PT)

Transformator yang digunakan adalah kelas 0,5 setiapTransformator tegangan minimal harus diberi penandaan sebagaiberikut :

a. Nama pabrik pembuat atau tanda lain yangmenunjukkan identitasnya

b. Tipe dan nomor seriec. Tagangan pengenal primer dan sekunderd. Frekuensi pengenale. Keluaran pengenal dan kelas ketelitian yang

bersesuaian (missal 50 VA kelas 0,5)f. Tegangan sistem tertinggig. Tingkat isolasi pengenal

3.6.2. Pengujian Polaritas PT

Polaritas transformator tegangan dapat dilaksanakan samaseperti transformator arus. Perlu diperhatikan pada waktumenghubungkan suplai tegangan baterai pada sisi primer PT(bila PT sudah terpasang pada sirkit)

3.6.3. Pengujian Rasio Transformator Tegangan

Metode yang digunakan adalah metode pembanding yakni denganmembandingkan standar, lihat gambar rangkaian sebagai berikut:



Kesalahan trafo tegangan dinyatakan dalam (%)

(Kn Us – Up)% = x 100%

Up

Us =Tegangan sisi sekunderUp =Tegangan sisi primerKn =Rasio transformasi transformator tegangan

3.6.4. Batas Kesalahan Tegangan dan Pergeseran Fasa


Hight Voltage Test Set

V1

V2

250 VACSupply

PT STANDAR PT YANG

GAMBAR 11


Kelas Persentase kesalahantegangan (ratio)

(±)

Pergeseran fasa (±)Menit Centiradian

0,10,20,51,03,0

0,10,20,51,03,0

5102040

0,150,30,61,2


Tidak disyaratkan

3. TEORI DASAR k Wh DOC

Documents